JP2022008877A - Power storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、物、方法、または、製造方法に関する。または、本発明は、プロセス、マシ
ン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関する。特
に、本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、それら
の駆動方法、それらの製造方法、またはそれらの評価方法に関する。特に、本発明の一態
様は、蓄電装置およびその作製方法、またはその評価方法に関する。
The present invention relates to a product, a method, or a manufacturing method. Alternatively, the invention relates to a process, machine, manufacture, or composition (composition of matter). In particular, one aspect of the present invention relates to a semiconductor device, a display device, a light emitting device, a power storage device, a storage device, a driving method thereof, a manufacturing method thereof, or an evaluation method thereof. In particular, one aspect of the present invention relates to a power storage device, a method for manufacturing the same, or an evaluation method thereof.
なお、本明細書中において蓄電装置とは、蓄電機能を有する素子及び装置全般を指すも
のである。
In the present specification, the power storage device refers to an element having a power storage function and a device in general.
近年、リチウムイオン二次電池等の二次電池、リチウムイオンキャパシタ、空気電池等
、種々の蓄電装置の開発が盛んに行われている。特に高出力、高エネルギー密度であるリ
チウムイオン二次電池は、携帯電話やスマートフォン、ノート型パーソナルコンピュータ
等の携帯情報端末、携帯音楽プレーヤ、デジタルカメラ等の電子機器、あるいは医療機器
、ハイブリッド車（ＨＥＶ）、電気自動車（ＥＶ）、又はプラグインハイブリッド車（Ｐ
ＨＥＶ）等の次世代クリーンエネルギー自動車など、半導体産業の発展に伴い急速にその
需要が拡大し、充電可能なエネルギーの供給源として現代の情報化社会に不可欠なものと
なっている。特許文献１には、蓄電装置の電子機器への搭載の一例が示されている。
In recent years, various power storage devices such as secondary batteries such as lithium ion secondary batteries, lithium ion capacitors, and air batteries have been actively developed. Lithium-ion secondary batteries, which have particularly high output and high energy density, include mobile information terminals such as mobile phones, smartphones, and notebook personal computers, electronic devices such as mobile music players and digital cameras, medical devices, and hybrid electric vehicles (HEVs). ), Electric vehicle (EV), or plug-in hybrid vehicle (P)
With the development of the semiconductor industry, such as next-generation clean energy vehicles such as HEV), its demand is rapidly expanding, and it has become indispensable to the modern information society as a supply source of rechargeable energy.
また近年、人体に装着して使用される電子機器が提案され、ウェアラブルディスプレイ
などと呼ばれている。利便性向上のため、このような電子機器は例えば、人体への装着と
脱離を繰り返し行えることが求められている。
In recent years, electronic devices that are worn on the human body and used have been proposed and are called wearable displays. In order to improve convenience, such electronic devices are required to be able to be repeatedly attached to and detached from the human body, for example.
不純物が蓄電装置の内部へ混入することにより、蓄電装置の特性の低下が生じる。例え
ば非水電解液に水などの不純物が混入し、放電容量が減少する場合がある。例えば、蓄電
装置の外装体の気密性が低いことにより大気中の成分が外装体に囲まれた領域に混入し、
その結果、蓄電装置への不純物の混入が生じる場合がある。
Impurities are mixed into the inside of the power storage device, which causes deterioration of the characteristics of the power storage device. For example, impurities such as water may be mixed in the non-aqueous electrolytic solution, and the discharge capacity may decrease. For example, due to the low airtightness of the exterior of the power storage device, atmospheric components are mixed into the area surrounded by the exterior.
As a result, impurities may be mixed into the power storage device.
また、人体に装着して使用される電子機器に搭載される蓄電装置は、電子機器の装着お
よび脱離を繰り返す際に、蓄電装置自身も繰り返し曲げる場合がある。蓄電装置を繰り返
し曲げる際に、外装体に劣化が生じ、外装体に囲まれた領域に水分等の不純物が混入する
場合がある。外装体に囲まれた領域に混入する水分等の濃度を知ることは、蓄電装置の信
頼性を向上するために重要である。
In addition, the power storage device mounted on the electronic device used by being mounted on the human body may repeatedly bend the power storage device itself when the electronic device is repeatedly mounted and detached. When the power storage device is repeatedly bent, the exterior body may be deteriorated, and impurities such as moisture may be mixed in the area surrounded by the exterior body. It is important to know the concentration of water and the like mixed in the area surrounded by the exterior body in order to improve the reliability of the power storage device.
本発明の一態様は、繰り返し曲げることのできる蓄電装置を提供することを課題の一と
する。または、本発明の一態様は、信頼性の高い蓄電装置を提供することを課題の一とす
る。または、本発明の一態様は、寿命の長い蓄電装置を提供することを課題の一とする。
または、本発明の一態様は、繰り返し曲げることのできる電子機器を提供することを課題
の一とする。または、本発明の一態様は、可撓性を有する電子機器を提供することを課題
の一とする。
One aspect of the present invention is to provide a power storage device that can be repeatedly bent. Alternatively, one aspect of the present invention is to provide a highly reliable power storage device. Alternatively, one aspect of the present invention is to provide a power storage device having a long life.
Alternatively, one aspect of the present invention is to provide an electronic device that can be repeatedly bent. Alternatively, one aspect of the present invention is to provide a flexible electronic device.
または、本発明の一態様は、可撓性を有するフィルムを提供することを課題の一とする
。または、本発明の一態様は、繰り返し曲げることのできるフィルムを提供することを課
題の一とする。
Alternatively, one aspect of the present invention is to provide a flexible film. Alternatively, one aspect of the present invention is to provide a film that can be repeatedly bent.
または、本発明の一態様は、新規な構造の蓄電装置を提供することを課題の一とする。
または、本発明の一態様は、新規な蓄電装置、新規な蓄電装置を搭載した電子機器などを
提供することを課題の一とする。
Alternatively, one aspect of the present invention is to provide a power storage device having a novel structure.
Alternatively, one aspect of the present invention is to provide a new power storage device, an electronic device equipped with a new power storage device, or the like.
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の
一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はない。なお、これら以外の課
題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、
図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
The description of these issues does not preclude the existence of other issues. It should be noted that one aspect of the present invention does not necessarily have to solve all of these problems. Issues other than these are self-evident from the description of the description, drawings, claims, etc.
It is possible to extract problems other than these from the drawings, claims, and the like.
本発明の一態様は、正極と、負極と、正極と負極を包む外装体と、を有し、外装体は、
金属層と、樹脂層と、を有し、金属層は、外装体の外縁部の少なくとも一部において、外
縁部以外の一部より薄く、外装体は、外縁部に複数のスリットを有する蓄電装置である。
One aspect of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, and an exterior body that encloses the positive electrode and the negative electrode.
It has a metal layer and a resin layer, and the metal layer is thinner than a part other than the outer edge portion at least a part of the outer edge portion of the exterior body, and the exterior body has a plurality of slits in the outer edge portion. Is.
また、本発明の一態様の蓄電装置は、外縁部において、外装体が封止されることが好ま
しい。
Further, in the power storage device of one aspect of the present invention, it is preferable that the exterior body is sealed at the outer edge portion.
または、本発明の一態様は、正極と、負極と、正極と負極を包む外装体と、を有し、外
装体は、第１の領域と、第２の領域と、を有し、第２の領域は、外装体の外縁部の少なく
とも一部に接し、外装体は、金属層と、樹脂層と、を有し、第１の領域の金属層は、第２
の領域の金属層より厚く、外装体は、第２の領域に複数のスリットを有する蓄電装置であ
る。また、上記構成において、第２の領域は、帯状の形状を有し、複数のスリットの長軸
は、帯状の形状の長軸に概略垂直であることが好ましい。また、上記構成において、第２
の領域は、帯状の形状を有し、複数のスリットの長軸と、帯状の形状の長軸と、のなす角
が４５°以上９０°未満であることが好ましい。
Alternatively, one aspect of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, and an exterior body that encloses the positive electrode and the negative electrode, and the exterior body has a first region and a second region, and a second region. The region of 1 is in contact with at least a part of the outer edge portion of the exterior body, the exterior body has a metal layer and a resin layer, and the metal layer of the first region is a second.
Thicker than the metal layer in the region, the exterior is a power storage device having a plurality of slits in the second region. Further, in the above configuration, it is preferable that the second region has a band-shaped shape, and the long axis of the plurality of slits is substantially perpendicular to the long axis of the band-shaped shape. Further, in the above configuration, the second
The region has a band-shaped shape, and the angle formed by the long axis of the plurality of slits and the long axis of the band-shaped shape is preferably 45 ° or more and less than 90 °.
また、本発明の一態様の蓄電装置は、隣り合うスリット同士の距離は、２ｍｍ以上３ｃ
ｍ以下であることが好ましい。
Further, in the power storage device of one aspect of the present invention, the distance between adjacent slits is 2 mm or more and 3c.
It is preferably m or less.
または、本発明の一態様は、正極と、負極と、正極と負極とを包む外装体と、を有し、
外装体は、第１の領域と、第２の領域と、を有し、第２の領域は、外装体の外縁部の少な
くとも一部に接し、外装体は、金属層を有し、金属層は、第１の領域において、第２の領
域より厚く、外装体は、第１のスリットと、第１のスリットよりも蓄電装置の中心部に近
い第２のスリットと、を有し、第１のスリットの長軸と、帯状の形状の長軸と、のなす角
をａ°とし、第２のスリットの長軸と、帯状の形状の長軸と、のなす角をｂ°とし、ａは
、ｂよりも大きい蓄電装置である。
Alternatively, one aspect of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, and an exterior body that encloses the positive electrode and the negative electrode.
The exterior body has a first region and a second region, the second region is in contact with at least a part of the outer edge portion of the exterior body, and the exterior body has a metal layer and a metal layer. Is thicker than the second region in the first region, and the exterior body has a first slit and a second slit closer to the center of the power storage device than the first slit. The angle between the long axis of the slit and the long axis of the strip shape is a °, and the angle between the long axis of the second slit and the long axis of the strip shape is b °. , B is a power storage device larger than b.
または、本発明の一態様は、正極と、負極と、正極と負極とを包む外装体と、を有し、
外装体は、金属層と、樹脂層と、を有し、外装体の外縁部の一部において、金属層は、外
縁部以外の一部よりも薄く、外装体は、第１のスリットと、第１のスリットよりも蓄電装
置の中心部に近い第２のスリットと、を有し、第１のスリットの長軸と、帯状の形状の長
軸と、のなす角をａ°とし、第２のスリットの長軸と、帯状の形状の長軸と、のなす角を
ｂ°とし、ａは、ｂよりも小さい蓄電装置である。
Alternatively, one aspect of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, and an exterior body that encloses the positive electrode and the negative electrode.
The exterior body has a metal layer and a resin layer, and in a part of the outer edge portion of the exterior body, the metal layer is thinner than a part other than the outer edge portion, and the exterior body has a first slit and a first slit. It has a second slit that is closer to the center of the power storage device than the first slit, and the angle formed by the long axis of the first slit and the long axis of the band shape is a °, and the second is The angle between the long axis of the slit and the long axis of the strip shape is b °, and a is a power storage device smaller than b.
または、本発明の一態様は、正極と、負極と、正極と負極とを包む外装体と、を有し、
外装体は、金属層を有し、金属層は、外装体の外縁部の一部において、外縁部以外より薄
く、外装体は、外縁部に二以上の孔を有する蓄電装置である。また、上記構成において、
二以上の孔は、線状に並ぶことが好ましい。また、上記構成において、二以上の孔の長径
はそれぞれ、０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましい。
Alternatively, one aspect of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, and an exterior body that encloses the positive electrode and the negative electrode.
The exterior body has a metal layer, the metal layer is thinner than the outer edge portion in a part of the outer edge portion of the exterior body, and the exterior body is a power storage device having two or more holes in the outer edge portion. Further, in the above configuration,
It is preferable that the two or more holes are lined up in a line. Further, in the above configuration, it is preferable that the major axis of the two or more holes is 0.1 mm or more and 3 mm or less, respectively.
また、本発明の一態様の蓄電装置は、繰り返し曲げることができることが好ましい。 Further, it is preferable that the power storage device according to one aspect of the present invention can be repeatedly bent.
または、本発明の一態様は、上記のいずれか一に記載の蓄電装置と、トランジスタと、
を有する、電池制御ユニットである。また、上記構成において、トランジスタは酸化物半
導体を有することが好ましい。
Alternatively, one aspect of the present invention includes the power storage device, the transistor, and the transistor according to any one of the above.
It is a battery control unit having. Further, in the above configuration, it is preferable that the transistor has an oxide semiconductor.
または、本発明の一態様は、上記のいずれか一に記載の蓄電装置を有する、電子機器で
ある。
Alternatively, one aspect of the present invention is an electronic device having the power storage device according to any one of the above.
または、本発明の一態様は、上記のいずれか一に記載の蓄電装置と、表示部と、を有す
る、電子機器である。
Alternatively, one aspect of the present invention is an electronic device having the power storage device and the display unit according to any one of the above.
本発明の一態様により、繰り返し曲げることのできる蓄電装置を提供することができる
。また、本発明の一態様により、信頼性の高い蓄電装置を提供することができる。また、
本発明の一態様により、寿命の長い蓄電装置を提供することができる。また、本発明の一
態様により、繰り返し曲げることのできる電子機器を提供することができる。また、本発
明の一態様により、可撓性を有する電子機器を提供することができる。
According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a power storage device that can be repeatedly bent. Further, according to one aspect of the present invention, it is possible to provide a highly reliable power storage device. again,
According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a power storage device having a long life. Further, according to one aspect of the present invention, it is possible to provide an electronic device that can be repeatedly bent. Further, according to one aspect of the present invention, a flexible electronic device can be provided.
また、本発明の一態様により、可撓性を有するフィルムを提供することができる。また
、本発明の一態様により、繰り返し曲げることのできるフィルムを提供することができる
。
Further, according to one aspect of the present invention, a flexible film can be provided. Further, according to one aspect of the present invention, it is possible to provide a film that can be repeatedly bent.
また、本発明の一態様により、新規な構造の蓄電装置を提供することができる。また、
本発明の一態様により、新規な蓄電装置、新規な蓄電装置を搭載した電子機器などを提供
することができる。
Further, according to one aspect of the present invention, it is possible to provide a power storage device having a novel structure. again,
According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a new power storage device, an electronic device equipped with a new power storage device, and the like.
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の
一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果
は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図
面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
The description of these effects does not preclude the existence of other effects. It should be noted that one aspect of the present invention does not necessarily have to have all of these effects. It should be noted that the effects other than these are self-evident from the description of the description, drawings, claims, etc., and it is possible to extract the effects other than these from the description of the description, drawings, claims, etc. Is.
本発明の実施の形態について、図面を用いて以下、詳細に説明する。ただし、本発明は
これらの説明に限定されず、その形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれ
ば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈
されるものではない。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these explanations, and it is easily understood by those skilled in the art that the form and details thereof can be changed in various ways. Therefore, the present invention is not construed as being limited to the description of the embodiments shown below.
なお、本明細書で説明する各図において、膜、層、基板、領域などの各要素の大きさや
厚さ等は、個々に説明の明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしも各
構成要素はその大きさに限定されず、また各構成要素間での相対的な大きさに限定されな
い。
In each of the figures described in the present specification, the size and thickness of each element such as a film, a layer, a substrate, and a region may be exaggerated individually for the purpose of clarifying the explanation. Therefore, each component is not necessarily limited to its size, nor is it limited to the relative size between the components.
なお、本明細書等において、第１、第２などとして付される序数詞は、便宜上用いるも
のであって工程の順番や積層の順番などを示すものではない。そのため、例えば、「第１
の」を「第２の」又は「第３の」などと適宜置き換えて説明することができる。また、本
明細書等に記載されている序数詞と、本発明の一態様を特定するために用いられる序数詞
は一致しない場合がある。
In the present specification and the like, the ordinal numbers attached as the first, second and the like are used for convenience and do not indicate the order of processes or the order of laminating. Therefore, for example, "1st
It can be explained by replacing "no" with "second" or "third" as appropriate. In addition, the ordinal numbers described in the present specification and the like may not match the ordinal numbers used to specify one aspect of the present invention.
なお、本明細書等で説明する本発明の構成において、同一部分又は同様の機能を有する
部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。ま
た、同様の機能を有する部分を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付
さない場合がある。
In the configuration of the present invention described in the present specification and the like, the same reference numerals are commonly used among different drawings for the same parts or parts having similar functions, and the repeated description thereof will be omitted. Further, when referring to a portion having the same function, the hatch pattern may be the same and no particular reference numeral may be added.
なお、本明細書等において、蓄電装置用の正極及び負極の双方を併せて電極とよぶこと
があるが、この場合、電極は正極及び負極のうち少なくともいずれか一方を示すものとす
る。
In the present specification and the like, both the positive electrode and the negative electrode for the power storage device may be collectively referred to as an electrode, but in this case, the electrode indicates at least one of the positive electrode and the negative electrode.
ここで蓄電装置の充電および放電におけるレートについて説明する。例えば、容量Ｘ［
Ａｈ］の二次電池を定電流充電する際に、充電レート１Ｃとは、１時間で充電終了となる
電流値Ｉ［Ａ］のことであり、充電レート０．２Ｃとは、Ｉ／５［Ａ］（すなわち、５時
間で充電終了となる電流値）のことである。同様に、放電レート１Ｃとは、１時間で放電
終了となる電流値Ｉ［Ａ］のことであり、放電レート０．２Ｃとは、Ｉ／５［Ａ］（すな
わち、５時間で放電終了となる電流値）のことである。
Here, the rates for charging and discharging the power storage device will be described. For example, capacity X [
When the secondary battery of [Ah] is charged with a constant current, the charging rate 1C is the current value I [A] at which charging is completed in 1 hour, and the charging rate 0.2C is I / 5 [. A] (that is, the current value at which charging ends in 5 hours). Similarly, the discharge rate 1C is the current value I [A] at which the discharge ends in 1 hour, and the discharge rate 0.2C means the I / 5 [A] (that is, the discharge ends in 5 hours). The current value).
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の蓄電装置と、蓄電装置が有する外装体について説
明する。
(Embodiment 1)
In the present embodiment, the power storage device according to one aspect of the present invention and the exterior body of the power storage device will be described.
蓄電装置の一例として、リチウムイオン電池等の電気化学反応を用いる二次電池が挙げ
られる。また蓄電装置の一例として、電気二重層キャパシタ、レドックスキャパシタ等の
電気化学キャパシタ、空気電池、燃料電池等が挙げられる。
An example of a power storage device is a secondary battery that uses an electrochemical reaction such as a lithium ion battery. Further, as an example of the power storage device, an electric double layer capacitor, an electrochemical capacitor such as a redox capacitor, an air battery, a fuel cell and the like can be mentioned.
本発明の一態様の蓄電装置は、充電および放電を繰り返し行えることが好ましい。 It is preferable that the power storage device of one aspect of the present invention can be repeatedly charged and discharged.
蓄電装置の充電および放電の際に、電極の反応電位において、電解液が分解する場合が
ある。電解液の分解反応は不可逆反応であることが多い。そのため、蓄電装置の充放電効
率を低下させる場合がある。充放電効率が低下することにより、蓄電装置の放電容量が低
下してしまう。
During charging and discharging of the power storage device, the electrolytic solution may be decomposed at the reaction potential of the electrode. The decomposition reaction of the electrolytic solution is often an irreversible reaction. Therefore, the charging / discharging efficiency of the power storage device may be lowered. As the charge / discharge efficiency decreases, the discharge capacity of the power storage device decreases.
また、電解液の分解反応により、充放電の繰り返しに伴い放電容量が徐々に減少する場
合がある。
Further, due to the decomposition reaction of the electrolytic solution, the discharge capacity may gradually decrease with repeated charging and discharging.
蓄電装置の電解液として非水電解液を用いることにより、蓄電装置が動作する電位の範
囲を広くすることができる場合がある。例えば、より広い電位の範囲において、電解液の
分解を抑制できる。よって、蓄電装置の放電容量を高めることができる。
以下に、本発明の一態様の外装体について説明する。
By using a non-aqueous electrolytic solution as the electrolytic solution of the power storage device, it may be possible to widen the range of potentials in which the power storage device operates. For example, the decomposition of the electrolytic solution can be suppressed in a wider potential range. Therefore, the discharge capacity of the power storage device can be increased.
The exterior body of one aspect of the present invention will be described below.
蓄電装置が有する外装体に囲まれた領域へ、不純物が混入することにより、蓄電装置の
特性の低下が生じる。例えば非水電解液に水などの不純物が混入し、放電容量が減少する
場合がある。例えば、蓄電装置の外装体の気密性が低いことにより大気中の成分が外装体
に囲まれた領域に混入し、その結果、蓄電装置への不純物の混入が生じる。
Impurities are mixed into the area surrounded by the exterior body of the power storage device, so that the characteristics of the power storage device are deteriorated. For example, impurities such as water may be mixed in the non-aqueous electrolytic solution, and the discharge capacity may decrease. For example, due to the low airtightness of the exterior body of the power storage device, components in the atmosphere are mixed in the region surrounded by the exterior body, and as a result, impurities are mixed in the power storage device.
ここで、蓄電装置において、外装体に囲まれた領域が有する水分の濃度は、蓄電装置が
外装体に囲まれた領域に有する電解液の量に対して、重量あたり、３００ｐｐｍ以下が好
ましく、１００ｐｐｍ以下がより好ましく、５０ｐｐｍ以下がさらに好ましく、２０ｐｐ
ｍ以下がさらに好ましい。
Here, in the power storage device, the concentration of water contained in the region surrounded by the exterior body is preferably 300 ppm or less per weight, preferably 100 ppm, with respect to the amount of the electrolytic solution contained in the region surrounded by the exterior body of the power storage device. The following is more preferable, 50 ppm or less is further preferable, and 20 pp.
M or less is more preferable.
蓄電装置において、外装体に囲まれた領域が有する水分の量は例えば、カールフィッシ
ャー水分計等により測定することができる。
In the power storage device, the amount of water contained in the area surrounded by the exterior body can be measured by, for example, a Karl Fischer titer.
外装体は、不純物の透過性が低い材料を有することが好ましい。特に、透湿性の低い材
料を有することが好ましい。例えば、金属を有することが好ましい。
The exterior body preferably has a material having low permeability of impurities. In particular, it is preferable to have a material having low moisture permeability. For example, it is preferable to have a metal.
本発明の一態様の蓄電装置が有する外装体として、フィルム（シート、または箔と呼ぶ
場合もある）を用いることが好ましい。
It is preferable to use a film (sometimes referred to as a sheet or foil) as the exterior body of the power storage device according to one aspect of the present invention.
本発明の一態様の外装体は、アルミニウム、銅、錫、ニオブ、チタン、ニッケル、マン
ガン、鉄、モリブデン、タングステン、タンタル、クロム等の金属から選ばれる少なくと
も一を有することが好ましい。また、これらの金属の合金を有してもよい。例えば、ステ
ンレスを有してもよい。また、外装体は、これらの金属または合金を有する金属層を有す
ることが好ましい。ここで、アルミニウム、銅、錫、ニオブ、チタン等はヤング率も小さ
く、加工しやすい場合がある。また、アルミニウムは安価であり、また加工しやすく、外
装体が有する金属として特に好ましい。
The exterior body of one aspect of the present invention preferably has at least one selected from metals such as aluminum, copper, tin, niobium, titanium, nickel, manganese, iron, molybdenum, tungsten, tantalum, and chromium. Further, it may have an alloy of these metals. For example, it may have stainless steel. Further, the exterior body preferably has a metal layer having these metals or alloys. Here, aluminum, copper, tin, niobium, titanium and the like have a small Young's modulus and may be easy to process. Further, aluminum is inexpensive, easy to process, and is particularly preferable as a metal having an exterior body.
ここで金属層の厚さは例えば５μｍ以上２００μｍ以下、あるいは１０μｍ以上１００
μｍ以下、あるいは１５μｍ以上５０μｍ以下である。
Here, the thickness of the metal layer is, for example, 5 μm or more and 200 μm or less, or 10 μm or more and 100.
It is μm or less, or 15 μm or more and 50 μm or less.
あるいは、本発明の一態様の外装体は、炭素シートを有してもよい。炭素シートとして
例えば、黒鉛、炭素繊維、活性炭、グラフェン、グラフェン化合物等を有するフィルムが
挙げられる。
Alternatively, the exterior body of one aspect of the present invention may have a carbon sheet. Examples of the carbon sheet include a film having graphite, carbon fiber, activated carbon, graphene, a graphene compound and the like.
また、本発明の一態様の外装体は、樹脂を有することが好ましい。また、樹脂はフィル
ム状であってもよい。樹脂として例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネ
ート、アイオノマー、ポリアミド等を用いることができる。
Moreover, it is preferable that the exterior body of one aspect of the present invention has a resin. Further, the resin may be in the form of a film. As the resin, for example, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, ionomer, polyamide and the like can be used.
また、蓄電装置が有する電極と外装体とのショートを防ぐため、外装体の表面の電気伝
導性は、低いことが好ましい。よって、外装体は、表面に樹脂層などを有することが好ま
しい。例えば、外装体として、金属層の両面に樹脂層を有するフィルムを用いることがで
きる。
Further, in order to prevent a short circuit between the electrode of the power storage device and the exterior body, it is preferable that the electrical conductivity of the surface of the exterior body is low. Therefore, it is preferable that the exterior body has a resin layer or the like on the surface. For example, as the exterior body, a film having resin layers on both sides of the metal layer can be used.
例えば、本発明の一態様の外装体は、前記金属または前記合金を有するフィルムの、表
面および裏面の少なくともいずれか一方の表面に、樹脂層を有してもよい。
For example, the exterior body of one aspect of the present invention may have a resin layer on at least one of the front surface and the back surface of the film having the metal or the alloy.
例えば外装体として、金属フィルム（アルミニウム、ステンレス、銅など）、有機材料
からなるプラスチックフィルム、有機材料（樹脂や繊維など）と無機材料（セラミックな
ど）とを含むハイブリッド材料フィルム、炭素含有無機フィルム（カーボンフィルム、グ
ラファイトフィルムなど）などから選ばれる単層フィルムまたはこれら複数からなる積層
フィルムを用いる。
For example, as an exterior body, a metal film (aluminum, stainless steel, copper, etc.), a plastic film made of an organic material, a hybrid material film containing an organic material (resin, fiber, etc.) and an inorganic material (ceramic, etc.), a carbon-containing inorganic film (, etc.) A single-layer film selected from carbon films, graphite films, etc.) or a laminated film composed of a plurality of these is used.
また、金属フィルムを用いる場合には、表面を絶縁化するために、内面に例えばポリプ
ロピレン、ポリエチレン、ポリカーボネート、アイオノマー、ポリアミド等の材料等を被
覆し、外面に例えばポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂等の絶縁性合成樹脂層を設け
た三層構造のフィルムとするとよい。あるいは、樹脂層としてポリエチレンテレフタレー
ト（ＰＥＴ）樹脂等を用いてもよい。金属フィルムを二層以上の積層膜で被覆してもよい
。例えば、内面にポリプロピレン等の材料等を被覆し、外面にポリアミド系樹脂と、ポリ
エチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂等を積層した膜で被覆してもよい。ここで、例え
ば樹脂層の厚さは１０μｍ以上２００μｍ以下、あるいは１５μｍ以上１００μｍ以下で
ある。
When a metal film is used, in order to insulate the surface, the inner surface is coated with a material such as polypropylene, polyethylene, polycarbonate, ionomer, or polyamide, and the outer surface is covered with, for example, a polyamide resin or a polyester resin. A film having a three-layer structure provided with an insulating synthetic resin layer may be used. Alternatively, polyethylene terephthalate (PET) resin or the like may be used as the resin layer. The metal film may be coated with two or more laminated films. For example, the inner surface may be coated with a material such as polypropylene, and the outer surface may be coated with a film in which a polyamide resin and a polyethylene terephthalate (PET) resin are laminated. Here, for example, the thickness of the resin layer is 10 μm or more and 200 μm or less, or 15 μm or more and 100 μm or less.
本発明の一態様の蓄電装置は、該蓄電装置を搭載する機器の変形に伴い、変形すること
ができる。
The power storage device of one aspect of the present invention can be deformed with the deformation of the device on which the power storage device is mounted.
本発明の一態様の蓄電装置は、曲げることができる。曲げることが可能な蓄電装置は、
変形する機器、例えばウェアラブルデバイス等の電子機器に搭載することができる。人体
等に装着する際や、装着している間に、ウェアラブルデバイスが変形することにより、ウ
ェアラブルデバイスの装着性を向上することができる。
The power storage device of one aspect of the present invention can be bent. The power storage device that can be bent is
It can be mounted on a deformable device, for example, an electronic device such as a wearable device. When the wearable device is attached to a human body or the like, or while the wearable device is attached, the wearable device is deformed, so that the wearability of the wearable device can be improved.
ウェアラブルデバイス等の電子機器は、繰り返し、人体への装着および脱離が行われる
ことが好ましい。よって、本発明の一態様の蓄電装置は、繰り返し曲げることができるこ
とが好ましい。
It is preferable that electronic devices such as wearable devices are repeatedly attached to and detached from the human body. Therefore, it is preferable that the power storage device according to one aspect of the present invention can be repeatedly bent.
蓄電装置を曲げることにより、外装体が変形する。外装体の変形は、外装体の一部に亀
裂が生じる、あるいは、外装体の一部が引っ張られて薄くなる、等の現象を引き起こす場
合がある。このような現象が生じることにより、外装体において、不純物の透過性が上昇
する。よって、外装体に囲まれた領域に大気中の不純物、例えば水分等、が混入しやすく
なる。
By bending the power storage device, the exterior body is deformed. Deformation of the exterior body may cause a phenomenon such that a part of the exterior body is cracked or a part of the exterior body is pulled and becomes thin. By causing such a phenomenon, the permeability of impurities in the exterior body is increased. Therefore, impurities in the atmosphere, such as moisture, are likely to be mixed in the region surrounded by the exterior body.
本発明の一態様の蓄電装置が有する外装体は、蓄電装置を繰り返し曲げる場合に、不純
物の透過性の上昇を抑制することができる。
The exterior body of the power storage device of one aspect of the present invention can suppress an increase in the permeability of impurities when the power storage device is repeatedly bent.
ここで、繰り返し曲げるとは例えば、曲率半径の大きい状態と小さい状態とを繰り返す
ことである。蓄電装置を曲げる際には、曲率半径が小さいほど外装体の変形が大きく、亀
裂等がより生じやすい。
Here, repeated bending means, for example, repeating a state in which the radius of curvature is large and a state in which the radius of curvature is small. When bending the power storage device, the smaller the radius of curvature, the greater the deformation of the exterior body, and the more likely it is that cracks or the like will occur.
蓄電装置を曲げる場合に、外装体において、局所的な領域で変形が大きくなる場合があ
る。変形の大きい箇所においては、外装体により亀裂が生じやすい場合がある。
When the power storage device is bent, the outer body may be greatly deformed in a local region. In places where the deformation is large, cracks may easily occur due to the exterior body.
＜蓄電装置＞
図８は、蓄電装置の具体的な構成について説明する図である。図８（Ａ）には、蓄電装
置５００の一例として、薄型の蓄電池の形態を示す。
<Power storage device>
FIG. 8 is a diagram illustrating a specific configuration of the power storage device. FIG. 8A shows a form of a thin storage battery as an example of the
図８（Ａ）に示すように、蓄電装置５００は、正極５０３、負極５０６、セパレータ５
０７、及び外装体５０９を有する。蓄電装置５００は、正極リード５１０及び負極リード
５１１を有してもよい。正極リード５１０は正極５０３に溶接され、負極リード５１１は
負極５０６に溶接される。
As shown in FIG. 8A, the
It has 07 and an
また外装体５０９は、領域５０９ａと領域５０９ｂを有する。領域５０９ｂは例えば、
外装体５０９の外周を熱圧着によって接合した部位である。領域５０９ｂを封止部と呼ぶ
場合がある。封止部、すなわち領域５０９ｂは例えば、外装体の外縁部に相当する。図８
（Ａ）に示す例において、外装体５０９は三辺に封止領域を有する。すなわち、図８（Ａ
）において領域５０９ｂは外装体５０９の三辺に位置する。また、図８（Ａ）に示す外装
体の上面図において、領域５０９ｂは、領域５０９ａの外側に接する。図８（Ａ）におい
て、正極リード５１０および負極リード５１１は、外装体５０９の同じ辺から外装体５０
９の外に取り出される。
Further, the
This is a portion where the outer periphery of the
In the example shown in (A), the
), The
Taken out of 9.
また、蓄電装置の封止構造は、１枚の長方形のフィルムを中央で折り曲げて２つの端部
を重ね、３辺を接着層で固定して閉塞させる構造や、２枚のフィルムを重ね、フィルムの
端面である４辺を接着層で固定して閉塞させる構造とする。
In addition, the sealing structure of the power storage device is a structure in which one rectangular film is bent at the center and two ends are overlapped, and three sides are fixed with an adhesive layer to close the film, or two films are laminated and filmed. The structure is such that the four sides, which are the end faces of the above, are fixed with an adhesive layer and closed.
接着層は、熱可塑性フィルム材料、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤、紫外線硬化型接着
剤など光硬化型の接着剤、反応硬化型接着剤を用いることができる。これらの接着剤の材
質としてはエポキシ樹脂やアクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂などを用いる
ことができる。
As the adhesive layer, a thermoplastic film material, a thermosetting adhesive, an anaerobic adhesive, a photocurable adhesive such as an ultraviolet curable adhesive, or a reaction curable adhesive can be used. As the material of these adhesives, epoxy resin, acrylic resin, silicone resin, phenol resin and the like can be used.
外装体は、金属層と、樹脂層と、を有することが好ましい。領域５０９ｂの樹脂層は、
領域５０９ａの樹脂層より薄い部分を有する。領域５０９ｂの金属層は、領域５０９ａの
金属層より薄い部分を有することが好ましい。
The exterior body preferably has a metal layer and a resin layer. The resin layer of
It has a portion thinner than the resin layer of the
図８（Ａ）における一点鎖線Ａ１－Ａ２間の断面図の一例を図８（Ｂ）に、一点鎖線Ｂ
１－Ｂ２間の断面図の一例を図８（Ｃ）に、それぞれ示す。図８（Ｂ）、（Ｃ）には、正
極５０３と負極５０６を３組用いて作製した蓄電装置５００の断面構造をそれぞれ示す。
An example of a cross-sectional view between the alternate long and short dash lines A1 to A2 in FIG. 8 (A) is shown in FIG. 8 (B).
An example of a cross-sectional view between 1 and B2 is shown in FIG. 8 (C). 8 (B) and 8 (C) show cross-sectional structures of a
図８（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、蓄電装置５００は、正極５０３、負極５０６、セ
パレータ５０７、電解液５０８、及び外装体５０９を有する。セパレータ５０７は、正極
５０３と負極５０６の間に位置する。外装体５０９内は、電解液５０８で満たされている
。
As shown in FIGS. 8A to 8C, the
蓄電装置５００において、正極５０３および負極５０６は、外装体５０９の内部に位置
する。正極５０３および負極５０６は外装体５０９に包まれることが好ましい。また、外
装体５０９は、袋状であることが好ましい。
In the
正極５０３は、正極活物質層５０２と、正極集電体５０１とを含む。負極５０６は、負
極活物質層５０５と、負極集電体５０４とを含む。活物質層は、集電体の片面又は両面に
形成すればよい。セパレータ５０７は、正極集電体５０１と負極集電体５０４の間に位置
する。
The
電池セルは、正極及び負極をそれぞれ１つ以上有していればよい。例えば、電池セルは
、複数の正極及び複数の負極からなる積層構造とすることもできる。図８では一例として
、向かい合う正極活物質層と負極活物質層の組の数を５組としているが、勿論、活物質層
の組は５組に限定されず、多くてもよいし、少なくてもよい。活物質層数が多い場合には
、より多くの容量を有する蓄電池とすることができる。また、活物質層数が少ない場合に
は、薄型化でき、可撓性に優れた蓄電池とすることができる。
The battery cell may have one or more positive electrodes and one or more negative electrodes. For example, the battery cell may have a laminated structure including a plurality of positive electrodes and a plurality of negative electrodes. In FIG. 8, as an example, the number of pairs of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer facing each other is set to 5, but of course, the number of pairs of the active material layer is not limited to 5 and may be large or small. May be good. When the number of active material layers is large, a storage battery having a larger capacity can be used. Further, when the number of active material layers is small, the storage battery can be made thinner and has excellent flexibility.
図１（Ａ）には、本発明の一態様の蓄電装置の上面図を示す。図１（Ａ）の蓄電装置５
００は、図８（Ａ）に比べて、領域５０９ｂにスリット２６１（ｓｌｉｔ）を有する点が
異なる。本発明の一態様の蓄電装置において、領域５０９ｂは複数のスリットを有するこ
とが好ましい。
FIG. 1A shows a top view of a power storage device according to an aspect of the present invention. Power storage device 5 in FIG. 1 (A)
00 is different from FIG. 8A in that the
スリット２６１は例えば、切り込み（切れ込み）、切れ目、または裂け目（英語では例
えばｃｕｔ、またはｒｉｆｔ）であってもよい。
The
スリット２６１は例えば線状の形状を有する。線状の形状は例えば、直線であってもよ
いし、曲線であってもよい。また、直線と曲線の組み合わせでもよい。曲線として例えば
、螺旋、円弧、等が挙げられる。
The
図１（Ａ）において、領域５０９ｂは帯状の形状を有する（ｂａｎｄ－ｓｈａｐｅｄ）
。図１（Ａ）において、複数のスリット２６１のそれぞれの長軸は、該帯の長軸に対して
、概略垂直である。また複数のスリット２６１のそれぞれの長軸と、該帯の長軸は垂直で
なくても構わない。例えば、複数のスリット２６１のそれぞれの長軸と、該帯の長軸との
なす角が４５°以上９０°未満であってもよい。
In FIG. 1 (A), the
.. In FIG. 1A, the long axis of each of the plurality of
複数のスリット２６１のそれぞれにおいて、隣り合うスリット同士の距離は例えば２ｍ
ｍ以上３ｃｍ以下であればよい。
In each of the plurality of
It may be m or more and 3 cm or less.
図１（Ｂ）は、図１（Ａ）において一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。領域５０
９ｂは線状のスリット２６１を複数、有する。
FIG. 1B is an enlarged view of the region surrounded by the alternate long and short dash line in FIG. 1A.
9b has a plurality of
図１（Ｃ）（Ｄ）、図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）には、領域５０９ｂの拡
大図を示す。
1 (C) (D), 2 (A), (B), (C) and (D) show enlarged views of the
また、図１（Ｃ）および（Ｄ）に示すように、複数のスリット２６１のそれぞれの長軸
の向きが異なってもよい。例えば、蓄電装置５００を曲げる場合、曲率が異なる領域にお
いて、スリット２６１の向きを変えてもよい。
Further, as shown in FIGS. 1C and 1D, the orientation of the long axis of each of the plurality of
図１（Ｃ）に示すように、複数のスリット２６１のうち、第１のスリットおよび第２の
スリットとしてスリット２６１ａおよびスリット２６１ｂを考える。図１（Ｃ）には、領
域５０９ｂの長軸方向を方向２６３で示す。スリット２６１ａの長軸と、領域５０９ｂの
長軸のなす角をａ°とし、スリット２６１ｂの長軸と、領域５０９ｂの長軸のなす角をｂ
°とする（ａ°およびｂ°はいずれも鋭角）。図１（Ｃ）において、ａはｂより大きい。
また、図１（Ｄ）において、隣り合うスリットは図１（Ａ）に示す一点鎖線Ａ１－Ａ２に
平行な線に対して大よそ線対称である。
As shown in FIG. 1C, of the plurality of
Let ° (a ° and b ° are both acute angles). In FIG. 1 (C), a is larger than b.
Further, in FIG. 1 (D), the adjacent slits are roughly line-symmetrical with respect to the line parallel to the alternate long and short dash line A1-A2 shown in FIG. 1 (A).
ここで図２（Ａ）に示すように、スリット２６１はくさび状の形状を有してもよい。あ
るいは図２（Ｂ）に示すようにスリット２６１の端部が円弧状の形状を有してもよい。ま
た、図２（Ｃ）に示すように、外装体５０９の端部が波形の形状を有してもよい。ここで
外装体５０９の端部は例えば、曲線、波線、円弧、または、複数の変曲点を有する形状で
あってもよい。
Here, as shown in FIG. 2A, the
また、図２（Ｄ）は曲線状のスリットの一例を示す。図２（Ｄ）に示すスリット２６１
は、端部が円弧状の形状を有する。
Further, FIG. 2D shows an example of a curved slit.
Has an arcuate shape at the end.
図３（Ａ）に示す蓄電装置５００は、外装体５０９を有する。外装体５０９は、領域５
０９ａおよび領域５０９ｂを有する。図３（Ａ）において、領域５０９ａと領域５０９ｂ
の境界は波形の形状を有する。ここで領域５０９ａと領域５０９ｂの境界は例えば、曲線
、波線、円弧、または、複数の変曲点を有する形状であってもよい。領域５０９ａと領域
５０９ｂの境界を前述の形状とすることにより、蓄電装置５００を曲げる場合に、蓄電装
置５００の変形による外装体５０９への応力を緩和できる場合がある。図３（Ｂ）は、図
３（Ａ）において一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。ここで、スリット２６１を有
する領域の近傍における領域５０９ｂの幅を幅ｂ１、隣り合うスリット２６１の間の領域
の領域５０９ｂの幅を幅ｂ２とする。図３（Ａ）において、幅ｂ１は、幅ｂ２よりも大き
い。
The
It has 09a and
The boundary of has a corrugated shape. Here, the boundary between the
図３（Ｃ）に示す領域５０９ｂの拡大図には、領域５０９ａと領域５０９ｂの境界が波
形の形状を有する場合と、外装体５０９の端部が波形の形状を有する場合を組み合わせた
一例を示す。ここで、図３（Ｃ）においては、領域５０９ａと領域５０９ｂの境界の波の
山谷（ｐｅａｋ ａｎｄ ｖａｌｌｅｙ）と、外装体５０９の端部の波の山谷と、が概略
一致する例を示す。
The enlarged view of the
蓄電装置の重心を、蓄電装置の中心と呼ぶ場合がある。あるいは、蓄電装置の上面図に
おける中心を、蓄電装置の中心と呼ぶ場合がある。
The center of gravity of the power storage device may be referred to as the center of the power storage device. Alternatively, the center in the top view of the power storage device may be referred to as the center of the power storage device.
ここで、本発明の一態様の蓄電装置は例えば、繰り返し曲げることができる。図４（Ａ
）および図４（Ｂ）は、本発明の一態様の蓄電装置５００において、一点鎖線Ａ１－Ａ２
に対応する断面、および一点鎖線Ｂ１－Ｂ２に対応する断面の簡略図を示す。外装体５０
９は領域５０９ａおよび領域５０９ｂを有し、積層体５４１は外装体５０９に包まれる。
積層体５４１は正極５０３、負極５０６、およびセパレータ５０７を有する。
Here, the power storage device of one aspect of the present invention can be repeatedly bent, for example. FIG. 4 (A
) And FIG. 4B show the alternate long and short dash line A1-A2 in the
The cross section corresponding to the above-mentioned, and the simplified view of the cross section corresponding to the alternate long and short dash line B1-B2 are shown.
9 has a
The laminate 541 has a
蓄電装置５００を曲げる場合の一例を説明する。図４（Ｂ）に示す断面において、蓄電
装置５００を曲げた後の断面を図４（Ｃ）に示す。
An example of bending the
本発明の一態様の蓄電装置５００は、領域５０９ｂに複数のスリット２６１を有するこ
とにより、外装体５０９に生じる亀裂等を抑制することができる。
The
また例えば、複数のスリット２６１が放射状に並んでもよい。
Further, for example, a plurality of
図５（Ａ）および（Ｂ）は蓄電装置５００の上面図である。図５（Ａ）および（Ｂ）に
おいて、一点鎖線Ａ１－Ａ２よりも上側のスリット２６１は、下側のスリット２６１に対
して、一点鎖線Ａ１－Ａ２について大よそ線対称に配置される。
5 (A) and 5 (B) are top views of the
あるいは、領域５０９ｂは、二以上の孔（英語では例えばｄｏｔｔｅｄ ｈｏｌｅ、ま
たはｓｐｏｔｔｅｄ ｈｏｌｅ）を有してもよい。点状の孔は例えば、線状に並んでもよ
い。
Alternatively, the
複数の孔のそれぞれの長径は例えば、０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。ここで複数の
点状の孔はそれぞれ孔の径が異なってもよい。ここで長径とは例えば、孔において最も幅
の広い箇所をさす場合がある。
The major axis of each of the plurality of holes is, for example, 0.1 mm or more and 3 mm or less. Here, the plurality of dot-shaped holes may have different diameters. Here, the major axis may refer to, for example, the widest part of the hole.
図６（Ａ）に示す蓄電装置５００は、外装体５０９を有する。外装体５０９は、領域５
０９ａおよび領域５０９ｂを有する。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）において一点鎖線で囲ま
れた領域の拡大図である。図６（Ｂ）に示すように、蓄電装置５００は領域５０９ｂに孔
２６２を複数有し、孔２６２は点状の形状を有し、複数の孔２６２は線状に並んでいる。
ここで、上面からみた孔の形状は、円、楕円、矩形、菱形、および多角形、等でもよい。
The
It has 09a and
Here, the shape of the hole seen from the upper surface may be a circle, an ellipse, a rectangle, a rhombus, a polygon, or the like.
図７に示すように、正極リード５１０と負極リード５１１が、外装体５０９の向かい合
う辺からそれぞれ、外装体５０９の外に取り出されてもよい。
As shown in FIG. 7, the
電解液５０８の溶媒としては、非プロトン性有機溶媒が好ましく、例えば、エチレンカ
ーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート、クロロ
エチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、γ－ブチロラクトン、γ－バレロラクト
ン、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチル
カーボネート（ＥＭＣ）、ギ酸メチル、酢酸メチル、酪酸メチル、１，３－ジオキサン、
１，４－ジオキサン、ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、ジメチルスルホキシド、ジエチルエ
ーテル、メチルジグライム、アセトニトリル、ベンゾニトリル、テトラヒドロフラン、ス
ルホラン、スルトン等の１種、又はこれらのうちの２種以上を任意の組み合わせおよび比
率で用いることができる。
The solvent of the
One of 1,4-dioxane, dimethoxyethane (DME), dimethyl sulfoxide, diethyl ether, methyl diglyme, acetonitrile, benzonitrile, tetrahydrofuran, sulfolane, sulton, etc., or any combination of two or more of these and any combination. Can be used in proportions.
また、電解液の溶媒としてゲル化される高分子材料を用いることで、漏液性等に対する
安全性が高まる。また、二次電池の薄型化および軽量化が可能である。ゲル化される高分
子材料の代表例としては、シリコーンゲル、アクリルゲル、アクリロニトリルゲル、ポリ
エチレンオキサイド系ゲル、ポリプロピレンオキサイド系ゲル、フッ素系ポリマーのゲル
等がある。
Further, by using a gelled polymer material as the solvent of the electrolytic solution, the safety against liquid leakage and the like is enhanced. In addition, the secondary battery can be made thinner and lighter. Typical examples of the polymer material to be gelled include silicone gel, acrylic gel, acrylonitrile gel, polyethylene oxide gel, polypropylene oxide gel, and fluoropolymer gel.
また、電解液の溶媒として、難燃性および難揮発性であるイオン液体（常温溶融塩）を
一つ又は複数用いることで、蓄電装置の内部短絡や、過充電等によって内部温度が上昇し
ても、蓄電装置の破裂や発火などを防ぐことができる。イオン液体は、カチオンとアニオ
ンからなり、有機カチオンとアニオンとを含む。電解液に用いる有機カチオンとして、四
級アンモニウムカチオン、三級スルホニウムカチオン、および四級ホスホニウムカチオン
等の脂肪族オニウムカチオンや、イミダゾリウムカチオンおよびピリジニウムカチオン等
の芳香族カチオンが挙げられる。また、電解液に用いるアニオンとして、１価のアミド系
アニオン、１価のメチド系アニオン、フルオロスルホン酸アニオン、パーフルオロアルキ
ルスルホン酸アニオン、テトラフルオロボレートアニオン、パーフルオロアルキルボレー
トアニオン、ヘキサフルオロホスフェートアニオン、またはパーフルオロアルキルホスフ
ェートアニオン等が挙げられる。
Further, by using one or more flame-retardant and flame-retardant ionic liquids (normal temperature molten salt) as the solvent of the electrolytic solution, the internal temperature rises due to internal short circuit of the power storage device, overcharging, or the like. However, it is possible to prevent the power storage device from exploding or catching fire. Ionic liquids consist of cations and anions, including organic cations and anions. Examples of the organic cation used in the electrolytic solution include aliphatic onium cations such as quaternary ammonium cations, tertiary sulfonium cations, and quaternary phosphonium cations, and aromatic cations such as imidazolium cations and pyridinium cations. Further, as anions used in the electrolytic solution, monovalent amide anions, monovalent methide anions, fluorosulfonic acid anions, perfluoroalkyl sulfonic acid anions, tetrafluoroborate anions, perfluoroalkyl borate anions, and hexafluorophosphate anions. , Or perfluoroalkyl phosphate anion and the like.
また、上記の溶媒に溶解させる支持電解質としては、キャリアにリチウムイオンを用い
る場合、例えばＬｉＰＦ６、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＡｌＣｌ４
、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、Ｌｉ２ＳＯ４、Ｌｉ２Ｂ１０Ｃｌ１０、Ｌｉ２Ｂ１２
Ｃｌ１２、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＣ
（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）（ＣＦ３
ＳＯ２）、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２等のリチウム塩を一種、又はこれらのうちの二種
以上を任意の組み合わせおよび比率で用いることができる。
When lithium ion is used as the carrier as the supporting electrolyte to be dissolved in the above solvent, for example, LiPF 6 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiAlCl 4
, LiSCN, LiBr, LiI, Li 2 SO 4 , Li 2 B 10 Cl 10 , Li 2 B 12
Cl 12 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiC
(C 2 F 5 SO 2 ) 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 4 F 9 SO 2 ) (CF 3 )
One type of lithium salt such as SO 2 ) and LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , or two or more of these can be used in any combination and ratio.
また、蓄電装置に用いる電解液は、粒状のごみや電解液の構成元素以外の元素（以下、
単に「不純物」ともいう。）の含有量が少ない高純度化された電解液を用いることが好ま
しい。具体的には、電解液に対する不純物の重量比を１％以下、好ましくは０．１％以下
、より好ましくは０．０１％以下とすることが好ましい。
In addition, the electrolytic solution used in the power storage device is an element other than granular dust and constituent elements of the electrolytic solution (hereinafter referred to as “elements”).
Also called simply "impurities". ) Is low, and it is preferable to use a highly purified electrolytic solution. Specifically, the weight ratio of impurities to the electrolytic solution is preferably 1% or less, preferably 0.1% or less, and more preferably 0.01% or less.
また、電解液にビニレンカーボネート、プロパンスルトン（ＰＳ）、ｔｅｒｔ－ブチル
ベンゼン（ＴＢＢ）、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）、ＬｉＢＯＢなどの添加
剤を添加してもよい。添加剤の濃度は、例えば溶媒全体に対して０．１ｗｅｉｇｈｔ％以
上５ｗｅｉｇｈｔ％以下とすればよい。
Further, additives such as vinylene carbonate, propane sultone (PS), tert-butylbenzene (TBB), fluoroethylene carbonate (FEC), and LiBOB may be added to the electrolytic solution. The concentration of the additive may be, for example, 0.1 weight% or more and 5 weight% or less with respect to the entire solvent.
また、ポリマーを電解液で膨潤させたポリマーゲル電解質を用いてもよい。 Further, a polymer gel electrolyte obtained by swelling the polymer with an electrolytic solution may be used.
ポリマーとしては、例えばポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）などのポリアルキレンオキ
シド構造を有するポリマーや、ＰＶＤＦ、およびポリアクリロニトリル等、およびそれら
を含む共重合体等を用いることができる。例えばＰＶＤＦとヘキサフルオロプロピレン（
ＨＦＰ）の共重合体であるＰＶＤＦ－ＨＦＰを用いることができる。また、形成されるポ
リマーは、多孔質形状を有してもよい。
As the polymer, for example, a polymer having a polyalkylene oxide structure such as polyethylene oxide (PEO), PVDF, polyacrylonitrile and the like, and a copolymer containing them can be used. For example PVDF and hexafluoropropylene (
PVDF-HFP, which is a copolymer of HFP), can be used. Further, the polymer to be formed may have a porous shape.
また、電解液の代わりに、硫化物系や酸化物系等の無機物材料を有する固体電解質や、
ＰＥＯ（ポリエチレンオキシド）系等の高分子材料を有する固体電解質を用いることがで
きる。固体電解質を用いる場合には、セパレータやスペーサの設置が不要となる。また、
電池全体を固体化できるため、漏液のおそれがなくなり安全性が飛躍的に向上する。
Further, instead of the electrolytic solution, a solid electrolyte having an inorganic material such as a sulfide type or an oxide type, or a solid electrolyte
A solid electrolyte having a polymer material such as PEO (polyethylene oxide) can be used. When a solid electrolyte is used, it is not necessary to install a separator or a spacer. again,
Since the entire battery can be solidified, there is no risk of liquid leakage and safety is dramatically improved.
セパレータ５０７としては、例えば、紙、不織布、ガラス繊維、セラミックス、或いは
ナイロン（ポリアミド）、ビニロン（ポリビニルアルコール系繊維）、ポリエステル、ア
クリル、ポリオレフィン、ポリウレタンを用いた合成繊維等で形成されたものを用いるこ
とができる。
As the
正極５０３および負極５０６については、後述の実施の形態にて詳細を述べる。
The
上記構成において、蓄電池の外装体５０９は、最小の曲率半径が例えば、３ｍｍ以上３
０ｍｍ以下、より好ましくは３ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるように変形することができる
。蓄電池の外装体であるフィルムは、１枚または２枚で構成されており、積層構造の蓄電
池である場合、湾曲させた電池の断面構造は、外装体であるフィルムの２つの曲線で挟ま
れた構造となる。
In the above configuration, the
It can be deformed to be 0 mm or less, more preferably 3 mm or more and 10 mm or less. The film that is the exterior body of the storage battery is composed of one or two sheets, and in the case of a storage battery having a laminated structure, the cross-sectional structure of the curved battery is sandwiched between two curves of the film that is the exterior body. It becomes a structure.
面の曲率半径について、図９を用いて説明する。図９（Ａ）において、曲面１７００を
切断した平面１７０１において、曲面１７００に含まれる曲線１７０２の一部を円の弧に
近似して、その円の半径を曲率半径１７０３とし、円の中心を曲率中心１７０４とする。
図９（Ｂ）に曲面１７００の上面図を示す。図９（Ｃ）に、平面１７０１で曲面１７００
を切断した断面図を示す。曲面を平面で切断するとき、曲面に対する平面の角度や切断位
置に応じて、断面に現れる曲線の曲率半径は異なるものとなるが、本明細書等では、最も
小さい曲率半径を面の曲率半径とする。
The radius of curvature of the surface will be described with reference to FIG. In FIG. 9A, in a
FIG. 9B shows a top view of the
The cross-sectional view which cut is shown. When cutting a curved surface with a plane, the radius of curvature of the curve appearing in the cross section differs depending on the angle of the plane with respect to the curved surface and the cutting position. do.
２枚のフィルムを外装体として電極・電解液など１８０５を挟む二次電池を湾曲させた
場合には、二次電池の曲率中心１８００に近い側のフィルム１８０１の曲率半径１８０２
は、曲率中心１８００から遠い側のフィルム１８０３の曲率半径１８０４よりも小さい（
図１０（Ａ））。二次電池を湾曲させて断面を円弧状とすると曲率中心１８００に近いフ
ィルムの表面には圧縮応力がかかり、曲率中心１８００から遠いフィルムの表面には引っ
張り応力がかかる（図１０（Ｂ））。外装体の封止部にスリットを設けることにより、こ
のように圧縮応力や引っ張り応力がかかったとしても、ひずみによる影響を許容範囲内に
抑えることができる。そのため、二次電池は、曲率中心に近い側の外装体の最小の曲率半
径が例えば、３ｍｍ以上３０ｍｍ以下、より好ましくは３ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるよ
うに変形することができる。
When a secondary battery sandwiching 1805 such as an electrode and an electrolytic solution is curved using two films as an exterior body, the radius of
Is smaller than the radius of
FIG. 10 (A). When the secondary battery is curved to have an arcuate cross section, compressive stress is applied to the surface of the film near the center of
なお、二次電池の断面形状は、単純な円弧状に限定されず、一部が円弧を有する形状に
することができ、例えば図１０（Ｃ）に示す形状や、波状（図１０（Ｄ））、Ｓ字形状な
どとすることもできる。二次電池の曲面が複数の曲率中心を有する形状となる場合は、複
数の曲率中心それぞれにおける曲率半径の中で、最も曲率半径が小さい曲面において、２
枚の外装体の曲率中心に近い方の外装体の最小の曲率半径が例えば、３ｍｍ以上３０ｍｍ
以下、より好ましくは３ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるように変形することができる。
The cross-sectional shape of the secondary battery is not limited to a simple arc shape, and can be a shape having a partial arc shape, for example, the shape shown in FIG. 10 (C) or the wavy shape (FIG. 10 (D)). ), S-shaped, etc. When the curved surface of the secondary battery has a shape having a plurality of centers of curvature, the curved surface having the smallest radius of curvature among the radii of curvature at each of the plurality of centers of curvature is 2
The minimum radius of curvature of the exterior body closer to the center of curvature of the outer body is, for example, 3 mm or more and 30 mm.
Hereinafter, it can be deformed so as to be more preferably 3 mm or more and 10 mm or less.
＜作製方法＞
セパレータ５０７は袋状に加工し、正極５０３または負極５０６のいずれか一方を包む
ように配置することが好ましい。例えば、図１１（Ａ）に示すように、正極５０３を挟む
ようにセパレータ５０７を２つ折りにし、正極５０３と重なる領域よりも外側で封止部５
１４により封止することで、正極５０３をセパレータ５０７内に確実に担持することがで
きる。そして、図１１（Ｂ）に示すように、セパレータ５０７に包まれた正極５０３と負
極５０６とを交互に積層し、これらを外装体５０９内に配置することで薄型の蓄電池であ
る蓄電装置５００を形成するとよい。
<Manufacturing method>
It is preferable that the
By sealing with 14, the
図１２には、リード電極に集電体を溶接する例を示す。図１２（Ａ）に示すように、セ
パレータ５０７に包まれた正極５０３と、負極５０６と、を交互に重ねる。次に、正極５
０３が有する正極集電体を正極リード５１０に、負極５０６が有する負極集電体を負極リ
ード５１１に、それぞれ溶接する。正極集電体５０１を正極リード５１０に溶接する例を
図１２（Ｂ）に示す。正極集電体５０１は、超音波溶接などを用いて溶接領域５１２で正
極リード５１０に溶接される。また、正極集電体５０１は、図１２（Ｂ）に示す湾曲部５
１３を有することにより、蓄電装置５００の作製後に外から力が加えられて生じる応力を
緩和することができ、蓄電装置５００の信頼性を高めることができる。ここで、正極集電
体や負極集電体において、溶接を行う領域を、タブ領域と呼ぶ場合がある。
FIG. 12 shows an example of welding a current collector to a lead electrode. As shown in FIG. 12A, the
The positive electrode current collector of 03 is welded to the
By having 13, the stress generated by applying a force from the outside after the production of the
図１３（Ａ）には蓄電装置５００の作製方法を説明する斜視図を、図１３（Ｂ）には蓄
電装置５００の作製方法を説明する上面図を示す。図１３（Ａ）に示すように、正極リー
ド５１０が溶接された正極と、負極リード５１１が溶接され、負極に包まれた負極と、を
積層した積層体５４１を外装体５０９で包む。図１３（Ｂ）に示すように、外装体５０９
は、封止部５０９ｉ、封止部５０９ｊおよび封止部５０９ｋを有する。蓄電装置５００の
作製の際に例えば、封止部５０９ｋを封止し、その後、封止部５０９ｉを封止し、封止部
５０９ｊとなる領域を封止する前に該領域から電解液を注入し、その後、封止部５０９ｊ
を封止すればよい。封止部５０９ｉ乃至封止部５０９ｋの３つの封止部を合わせて、領域
５０９ｂと呼ぶ。
FIG. 13A shows a perspective view illustrating a method for manufacturing the
Has a sealing
Should be sealed. The three sealing portions of the sealing
次に、領域５０９ｂにスリットまたは孔を設ける。スリット等は例えば、刃を用いて外
装体５０９の領域５０９ｂを切断して設ければよい。あるいは、レーザ等により加工を行
い、スリット等を設けてもよい。
Next, a slit or a hole is provided in the
＜スリットの一例＞
図４３および図４４に蓄電装置５００の外装体５０９が封止部にスリットを有する例を
示す。なお、外装体５０９には凹凸が設けられている（エンボス加工ともいう）。
<Example of slit>
43 and 44 show an example in which the
図４３（Ａ）は蓄電装置５００を上面から観察した写真、図４３（Ｂ）は図４３（Ａ）
の一部を拡大した写真、図４４は蓄電装置５００を横から観察した写真である。上面から
みた外装体の横幅は６０ｍｍ、縦長は７５ｍｍ、左右の封止部の幅は５ｍｍから６ｍｍの
間、リード電極の取り出しを行う上辺の封止部の幅は５ｍｍから５．５ｍｍの間であった
。外装体の封止領域に、はさみを用いてスリットを設けた。スリットは、外装体の辺に概
略垂直に、約３ｍｍの間隔で、端部から約２ｍｍの長さで設けた。
43 (A) is a photograph of the
An enlarged photograph of a part of the above, FIG. 44 is a photograph of the
＜積層の例＞
次に、正極、負極およびセパレータの積層の様々な例を示す。
<Example of stacking>
Next, various examples of laminating the positive electrode, the negative electrode, and the separator will be shown.
図１４（Ａ）には、正極１１１及び負極１１５を６層ずつ積層する例について示す。正
極１１１が有する正極集電体１２１の片面に正極活物質層１２２が設けられている。また
、負極１１５が有する負極集電体１２５の片面に負極活物質層１２６が設けられている。
FIG. 14A shows an example in which the
また、図１４（Ａ）に示す構成では、正極１１１の正極活物質層１２２を有さない面同
士が接し、負極１１５の負極活物質層１２６を有さない面同士が接するように、正極１１
１及び負極１１５が積層される。このような積層順とすることで、正極１１１の正極活物
質層１２２を有さない面同士、負極１１５の負極活物質層１２６を有さない面同士という
、金属同士の接触面をつくることができる。金属同士の接触面は、活物質とセパレータと
の接触面と比較して摩擦係数を小さくすることができる。
Further, in the configuration shown in FIG. 14A, the
1 and the
そのため、蓄電装置を湾曲したとき、正極１１１の正極活物質層１２２を有さない面同
士、負極１１５の負極活物質層１２６を有さない面同士が滑ることで、湾曲の内径と外径
の差により生じる応力を逃がすことができる。ここで湾曲の内径とは例えば、蓄電装置５
００を湾曲させる場合に、蓄電装置５００の外装体５０９において、湾曲部の内側に位置
する面が有する曲率半径を指す。そのため、蓄電装置５００の劣化を抑制することができ
る。また、信頼性の高い蓄電装置５００とすることができる。
Therefore, when the power storage device is curved, the surfaces of the
When 00 is curved, it refers to the radius of curvature of the surface located inside the curved portion in the
また、図１４（Ｂ）に、図１４（Ａ）と異なる正極１１１と負極１１５の積層の例を示
す。図１４（Ｂ）に示す構成では、正極集電体１２１の両面に正極活物質層１２２を設け
ている点において、図１４（Ａ）に示す構成と異なる。図１４（Ｂ）のように正極集電体
１２１の両面に正極活物質層１２２を設けることで、蓄電装置５００の単位体積あたりの
容量を大きくすることができる。
Further, FIG. 14B shows an example of stacking the
また、図１４（Ｃ）に、図１４（Ｂ）と異なる正極１１１と負極１１５の積層の例を示
す。図１４（Ｃ）に示す構成では、負極集電体１２５の両面に負極活物質層１２６を設け
ている点において、図１４（Ｂ）に示す構成と異なる。図１４（Ｃ）のように負極集電体
１２５の両面に負極活物質層１２６を設けることで、蓄電装置５００の単位体積あたりの
容量をさらに大きくすることができる。
Further, FIG. 14C shows an example of stacking the
また、図１４等に示す構成では、セパレータ１２３が正極１１１を袋状に包む構成であ
ったが、本発明はこれに限られるものではない。ここで、図１５（Ａ）に、図１４（Ａ）
と異なる構成のセパレータ１２３を有する例を示す。図１５（Ａ）に示す構成では、正極
活物質層１２２と負極活物質層１２６との間にシート状のセパレータ１２３を１枚ずつ設
けている点において、図１４（Ａ）に示す構成と異なる。図１５（Ａ）に示す構成では、
正極１１１及び負極１１５を６層ずつ積層しており、セパレータ１２３を６層設けている
。
Further, in the configuration shown in FIG. 14 and the like, the
An example having the
The
また、図１５（Ｂ）に図１５（Ａ）とは異なるセパレータ１２３を設けた例を示す。図
１５（Ｂ）に示す構成では、１枚のセパレータ１２３が正極活物質層１２２と負極活物質
層１２６の間に挟まれるように複数回折り返されている点において、図１５（Ａ）に示す
構成と異なる。また、図１５（Ｂ）の構成は、図１５（Ａ）に示す構成の各層のセパレー
タ１２３を延長して層間をつなぎあわせた構成ということもできる。図１５（Ｂ）に示す
構成では、正極１１１及び負極１１５を６層ずつ積層しており、セパレータ１２３を例え
ば５回以上折り返せばよい。また、セパレータ１２３は、正極活物質層１２２と負極活物
質層１２６の間に挟まれるように設けるだけでなく、延長して複数の正極１１１と負極１
１５を一まとめに結束するようにしてもよい。
Further, FIG. 15B shows an example in which a
You may try to unite 15 together.
また図１６に示すように正極、負極およびセパレータを積層してもよい。図１６（Ａ）
は第１の電極組立体１３０、図１６（Ｂ）は第２の電極組立体１３１の断面図である。図
１６（Ｃ）は、図１（Ａ）等の上面図に示す一点破線Ａ１－Ａ２における断面図である。
なお、図１６（Ｃ）では図を明瞭にするため、第１の電極組立体１３０、第２の電極組立
体１３１およびセパレータ１２３を抜粋して示す。
Further, as shown in FIG. 16, the positive electrode, the negative electrode and the separator may be laminated. FIG. 16 (A)
Is the
In FIG. 16C, the
図１６（Ｃ）に示すように、蓄電装置５００は、複数の第１の電極組立体１３０および
複数の第２の電極組立体１３１を有する。
As shown in FIG. 16C, the
図１６（Ａ）に示すように、第１の電極組立体１３０では、正極集電体１２１の両面に
正極活物質層１２２を有する正極１１１ａ、セパレータ１２３、負極集電体１２５の両面
に負極活物質層１２６を有する負極１１５ａ、セパレータ１２３、正極集電体１２１の両
面に正極活物質層１２２を有する正極１１１ａがこの順に積層されている。また図１６（
Ｂ）に示すように、第２の電極組立体１３１では、負極集電体１２５の両面に負極活物質
層１２６を有する負極１１５ａ、セパレータ１２３、正極集電体１２１の両面に正極活物
質層１２２を有する正極１１１ａ、セパレータ１２３、負極集電体１２５の両面に負極活
物質層１２６を有する負極１１５ａがこの順に積層されている。
As shown in FIG. 16A, in the
As shown in B), in the
さらに図１６（Ｃ）に示すように、複数の第１の電極組立体１３０および複数の第２の
電極組立体１３１は、捲回したセパレータ１２３によって覆われている。
Further, as shown in FIG. 16C, the plurality of
＜外装体の凹凸＞
ここで、外装体は凹凸を有してもよい。例えば、フィルムに凸部を設ければよい。フィ
ルムに凸部を設ける例として、フィルムにエンボス加工を施す、フィルムを蛇腹状とする
、等が挙げられる。
<Unevenness of exterior body>
Here, the exterior body may have irregularities. For example, the film may be provided with a convex portion. Examples of providing a convex portion on the film include embossing the film and making the film bellows-shaped.
金属フィルムは、エンボス加工を行いやすい。また、エンボス加工を行って凸部を形成
すると外気に触れる外装体の表面積、例えば上面からみた面積に対する表面積の比が増大
するため、放熱効果に優れている。エンボス加工によりフィルム表面（または裏面）に形
成された凸部は、フィルムを封止構造の壁の一部とする空間の容積が可変な閉塞空間を形
成する。この閉塞空間は、フィルムの凸部が蛇腹構造となって形成されるとも言える。ま
た、プレス加工の一種であるエンボス加工に限らず、フィルムの一部に浮き彫り（レリー
フ）が形成できる手法であればよい。
The metal film is easy to emboss. Further, when the convex portion is formed by embossing, the surface area of the exterior body exposed to the outside air, for example, the ratio of the surface area to the area seen from the upper surface increases, so that the heat dissipation effect is excellent. The convex portion formed on the front surface (or back surface) of the film by embossing forms a closed space in which the volume of the space in which the film is a part of the wall of the sealing structure is variable. It can be said that this closed space is formed by forming the convex portion of the film into a bellows structure. Further, the method is not limited to embossing, which is a type of press working, and any method may be used as long as it can form a relief on a part of the film.
次に、凸部の断面形状について、図１７および図１８を用いて説明する。 Next, the cross-sectional shape of the convex portion will be described with reference to FIGS. 17 and 18.
図１７に示すように、フィルム１０において、第１の方向に頂部を有する凸部１０ａと
、第２の方向に頂部を有する凸部１０ｂが交互に配列されている。なお、ここでは、第１
の方向は、一方の面側であり、第２の方向は、他方の面側である。ここで第１の方向の頂
部とは、第１の方向を正の方向とした場合の極大点を指す場合がある。同様に、第２の方
向の頂部とは、第２の方向を正の方向とした場合の極大点を指す場合がある。
As shown in FIG. 17, in the
The direction of is one face side and the second direction is the other face side. Here, the top in the first direction may refer to a maximum point when the first direction is a positive direction. Similarly, the top in the second direction may refer to the maximum point when the second direction is the positive direction.
凸部１０ａ及び凸部１０ｂの断面形状は、中空半円状、中空半楕円状、中空多角形状、
または中空不定形とすることができる。なお、中空多角形状の場合は、六角形より多い角
を有することで、角における応力の集中を低減することが可能であり、好ましい。
The cross-sectional shapes of the
Alternatively, it can be hollow and amorphous. In the case of a hollow polygonal shape, it is possible to reduce the concentration of stress at the corners by having more corners than the hexagon, which is preferable.
図１７には、凸部１０ａの深さ３５１、凸部１０ａのピッチ３５２、凸部１０ｂの深さ
３５３、凸部１０ａと凸部１０ｂの距離３５４、フィルム１０のフィルム厚さ３５５、凸
部１０ａの底部厚さ３５６を示す。また、ここで高さ３５７は、フィルムの表面の最大高
さと最小高さの差である。
In FIG. 17, the
次に、凸部１０ａを有するフィルム１０の様々な例を図１８（Ａ）乃至（Ｆ）に示す。
Next, various examples of the
また、凸部１０ａおよび凸部１０ｂを有するフィルム１０の様々な例を図１９（Ａ）乃
至（Ｄ）に示す。
Further, various examples of the
次に、凸部の上面形状について、図２０乃至図２３を用いて説明する。 Next, the shape of the upper surface of the convex portion will be described with reference to FIGS. 20 to 23.
図２０（Ａ）に示すフィルムは、一方の面側に頂部を有する凸部１０ａが、規則的に配
列されている。ここでは、凸部１０ａが並ぶ方向を示す破線ｅ１はフィルムの辺に対して
斜めである。
In the film shown in FIG. 20 (A),
図２０（Ｂ）に示すフィルムは、一方の面側に頂部を有する凸部１０ａが、規則的に配
列されている。ここでは、凸部１０ａが並ぶ方向を示す破線ｅ１はフィルムの長辺に対し
て平行である。
In the film shown in FIG. 20B,
図２１（Ａ）に示すフィルムは、一方の面側に頂部を有する凸部１０ａと、他方の面側
に頂部を有する凸部１０ｂが、規則的に配列されている。ここでは、凸部１０ａが並ぶ方
向を示す破線ｅ１と、凸部１０ｂが並ぶ方向を示す破線ｅ２がフィルムの辺に対して斜め
であり、且つ破線ｅ１及び破線ｅ２は交差している。
In the film shown in FIG. 21 (A), a
図２１（Ｂ）に示すフィルムは、一方の面側に頂部を有する凸部１０ａと、他方の面側
に頂部を有する凸部１０ｂが、規則的に配列されている。ここでは、凸部１０ａが並ぶ方
向を示す破線ｅ１と、凸部１０ｂが並ぶ方向を示す破線ｅ２が、フィルムの長辺に対して
平行である。
In the film shown in FIG. 21B, a
図２１（Ｃ）に示すフィルムは、一方の面側に頂部を有する凸部１０ａと、他方の面側
に頂部を有する凸部１０ｂが、規則的に配列されている。ここでは、凸部１０ａが並ぶ方
向を示す破線ｅ１と、凸部１０ｂが並ぶ方向を示す破線ｅ２が、フィルムの短辺に対して
平行である。
In the film shown in FIG. 21C, a
図２１（Ｄ）に示すフィルムは、一方の面側に頂部を有する凸部１０ａと、他方の面側
に頂部を有する凸部１０ｂが、不規則に配列されている。
In the film shown in FIG. 21D, a
なお、図２０および図２１に示す凸部それぞれの上面形状は、円形であるが、円形でな
くてもよい。例えば多角形、不定形であってもよい。
The upper surface shape of each of the convex portions shown in FIGS. 20 and 21 is circular, but may not be circular. For example, it may be polygonal or indeterminate.
また、図２１に示すフィルムのように、一方の面側に頂部を有する凸部１０ａと、他方
の面側に頂部を有する凸部１０ｂ、それぞれの上面形状が、同じでもよい。または、図２
２（Ａ）に示すように、一方の面側に頂部を有する凸部１０ａと、他方の面側に頂部を有
する凸部１０ｂの上面形状が、互いに異なってもよい。
Further, as in the film shown in FIG. 21, the
As shown in 2 (A), the upper surface shapes of the
図２２（Ａ）に示すフィルムにおいて、凸部１０ａの上面形状は、線状であり、凸部１
０ｂの上面形状は、円状である。なお、凸部１０ａの上面形状は、直線状、曲線状、波状
、ジグザグ状、不定形であってもよい。また、凸部１０ｂの上面形状は、多角形、不定形
であってもよい。
In the film shown in FIG. 22 (A), the upper surface shape of the
The upper surface shape of 0b is circular. The upper surface shape of the
または、図２２（Ｂ）に示すように、凸部１０ａ、１０ｂの上面形状が、十字状であっ
てもよい。
Alternatively, as shown in FIG. 22B, the upper surface shape of the
図２０乃至図２２に示すような上面形状を有することで、少なくとも二方向の曲げへの
応力を緩和することができる。
By having the upper surface shape as shown in FIGS. 20 to 22, the stress for bending in at least two directions can be relaxed.
また、図２３は、凸部の上面形状が線状の例を示す。なお、図２３に示す形状を蛇腹構
造と呼ぶ場合がある。図２３（Ａ）乃至（Ｄ）に示す破線ｅ３に沿った断面として、図１
７乃至図１９を適用することができる。
Further, FIG. 23 shows an example in which the upper surface shape of the convex portion is linear. The shape shown in FIG. 23 may be referred to as a bellows structure. FIG. 1 is a cross section taken along the broken line e3 shown in FIGS. 23 (A) to 23 (D).
7 to 19 can be applied.
図２３（Ａ）に示すフィルムは、一方の面側に頂部を有する、線状の凸部１０ａが、配
列されている。ここでは、線状の凸部１０ａの方向を示す破線ｅ１がフィルムの辺に対し
て平行である。また、図２３（Ｂ）に示すフィルムは、一方の面側に頂部を有する線状の
凸部１０ａと、他方の面側に頂部を有する線状の凸部１０ｂが、交互に配列されている。
ここでは、線状の凸部１０ａの方向を示す破線ｅ１と、線状の凸部１０ｂの方向を示す破
線ｅ２がフィルムの辺に対して平行である。
In the film shown in FIG. 23 (A), linear
Here, the broken line e1 indicating the direction of the linear
図２３（Ｃ）に示すフィルムは、一方の面側に頂部を有する、線状の凸部１０ａが、配
列されている。ここでは、線状の凸部１０ａの方向を示す破線ｅ１がフィルムの辺に対し
て斜めである。また、図２３（Ｄ）に示すフィルムは、一方の面側に頂部を有する線状の
凸部１０ａと、他方の面側に頂部を有する線状の凸部１０ｂが、交互に配列されている。
ここでは、線状の凸部１０ａの方向を示す破線ｅ１と、線状の凸部１０ｂの方向を示す破
線ｅ２がフィルムの辺に対して斜めである。
In the film shown in FIG. 23C, linear
Here, the broken line e1 indicating the direction of the linear
本発明の一態様の外装体は、複数の凸部を有し、該凸部の深さは好ましくは１ｍｍ以下
、より好ましくは０．１５ｍｍ以上０．８ｍｍ未満、さらに好ましくは０．３ｍｍ以上０
．７ｍｍ以下である。
The exterior body of one aspect of the present invention has a plurality of convex portions, and the depth of the convex portions is preferably 1 mm or less, more preferably 0.15 mm or more and less than 0.8 mm, still more preferably 0.3 mm or more and 0.
.. It is 7 mm or less.
また、面積あたりの凸部の密度は例えば０．０２個／ｍｍ２以上２個／ｍｍ２以下が好
ましく、０．０５個／ｍｍ２以上１個／ｍｍ２以下がより好ましく、０．１個／ｍｍ２以
上０．５個／ｍｍ２以下がさらに好ましい。
The density of the convex portions per area is, for example, 0.02 / mm 2 or more and 2 / mm 2 or less, more preferably 0.05 / mm 2 or more and 1 / mm 2 or less, and 0.1. It is more preferably / mm 2 or more and 0.5 pieces / mm 2 or less.
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in combination with other embodiments as appropriate.
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器について、図２４乃至図２８を用いて説
明する。
(Embodiment 2)
In the present embodiment, the electronic device of one aspect of the present invention will be described with reference to FIGS. 24 to 28.
＜スマートウォッチの構成例＞
図２４（Ａ）に、腕時計型の携帯情報端末（スマートウォッチとも呼ぶ）７００の斜視
図を示す。携帯情報端末７００は、筐体７０１、表示パネル７０２、留め金７０３、バン
ド７０５Ａ、７０５Ｂ、操作ボタン７１１、７１２を有する。
<Example of smartwatch configuration>
FIG. 24A shows a perspective view of a wristwatch-type portable information terminal (also referred to as a smart watch) 700. The personal
ベゼル部を兼ねる筐体７０１に搭載された表示パネル７０２は、矩形状の表示領域を有
している。また、該表示領域は曲面を構成している。表示パネル７０２は可撓性を有する
ことが好ましい。なお、表示領域は非矩形状であってもよい。
The
バンド７０５Ａおよびバンド７０５Ｂは、筐体７０１と接続される。留め金７０３は、
バンド７０５Ａと接続される。バンド７０５Ａと筐体７０１とは、例えばピンを介して接
続部が回転できるように接続される。バンド７０５Ｂと筐体７０１、ならびにバンド７０
５Ａと留め金７０３の接続についても同様である。
The
Connected to band 705A. The
The same applies to the connection between 5A and the
図２４（Ｂ）、図２４（Ｃ）にそれぞれ、バンド７０５Ａおよび蓄電装置７５０の斜視
図を示す。バンド７０５Ａは蓄電装置７５０を有する。蓄電装置７５０には、例えば実施
の形態１で説明した蓄電装置５００を用いることができる。蓄電装置７５０はバンド７０
５Ａの内部に埋め込まれ、正極リード７５１および負極リード７５２はそれぞれ一部がバ
ンド７０５Ａから突出している（図２４（Ｂ）参照）。正極リード７５１および負極リー
ド７５２は、表示パネル７０２と電気的に接続される。また蓄電装置７５０の表面は外装
体７５３で覆われている（図２４（Ｃ）参照）。なお、上記のピンが電極の機能を有して
いてもよい。具体的には、正極リード７５１および表示パネル７０２、ならびに負極リー
ド７５２および表示パネル７０２が、それぞれバンド７０５Ａと筐体７０１とを接続する
ピンを介して電気的に接続されていてもよい。このようにすることで、バンド７０５Ａお
よび筐体７０１の接続部における構成を簡略化できる。
24 (B) and 24 (C) show perspective views of the
Embedded inside the 5A, the
蓄電装置７５０は可撓性を有する。
The
バンド７０５Ａは、蓄電装置７５０と一体形成することで作製できる。例えば、バンド
７０５Ａの外形に対応する金型に蓄電装置７５０をセットし、バンド７０５Ａの材料を該
金型に流し込み、該材料を硬化させることで図２４（Ｂ）に示すバンド７０５Ａを作製で
きる。
The
バンド７０５Ａの材料としてゴム材料を用いる場合、加熱処理によってゴムを硬化させ
る。例えばゴム材料としてフッ素ゴムを用いる場合、１７０℃、１０分の加熱処理によっ
て硬化させる。また、ゴム材料としてシリコーンゴムを用いる場合、１５０℃、１０分の
加熱処理によって硬化させる。本発明の一態様の蓄電装置は耐熱性が高いため、ゴム材料
との一体形成に伴う加熱処理における破壊や充放電特性の劣化を抑制できる。
When a rubber material is used as the material for the
バンド７０５Ａに用いる材料としては、フッ素ゴム、シリコーンゴムのほか、フロロシ
リコーンゴム、ウレタンゴムが挙げられる。
Examples of the material used for the
なお、エージングを含む蓄電装置７５０への通電は、上記のバンド７０５Ａとの一体形
成後に行うことが好ましい。換言すると、実施の形態１で説明した蓄電装置５００は、蓄
電装置５００の通電前に、加熱処理を行うことが好ましい。該加熱処理は、１５０℃以上
１９０℃以下において、上記ゴム材料に対する適切な加硫時間、たとえば１７０℃におい
て１０分行うことが好ましい。このようにすることで、加熱処理による蓄電装置５００の
充放電特性の劣化を抑制できる。
It is preferable that the
なお、図２４（Ａ）に示す携帯情報端末７００は、様々な機能を有することができる。
例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示領域に表示する機能、タ
ッチパネル機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（
プログラム）によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々な
コンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信又
は受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示領
域に表示する機能、等を有することができる。
The
For example, a function to display various information (still images, moving images, text images, etc.) in the display area, a touch panel function, a calendar, a function to display a date or time, and various software (
A function to control processing by a program), a wireless communication function, a function to connect to various computer networks using the wireless communication function, a function to transmit or receive various data using the wireless communication function, and recorded on a recording medium. It can have a function of reading out the program or data being used and displaying it in the display area.
また、筐体７０１の内部に、スピーカ、センサ（力、変位、位置、速度、加速度、角速
度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電
圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むも
の）、マイクロフォン等を有することができる。なお、携帯情報端末７００は、発光素子
をその表示パネル７０２に用いることにより作製することができる。
In addition, a speaker, a sensor (force, displacement, position, speed, acceleration, angular velocity, rotation speed, distance, light, liquid, magnetism, temperature, chemical substance, voice, time, hardness, electric field, current) are inside the
なお、図２４では蓄電装置７５０がバンド７０５Ａに含まれる例を示したが、蓄電装置
７５０がバンド７０５Ｂに含まれていてもよい。バンド７０５Ｂとしてはバンド７０５Ａ
と同様の材料を用いることができる。
Although FIG. 24 shows an example in which the
The same material as above can be used.
バンド７０５Ａに用いるゴム材料は、耐薬品性が高いことが好ましい。具体的には、蓄
電装置７５０に含まれる電解液に対する反応性が低いことが好ましい。
The rubber material used for the
ここで、バンド７０５Ａが耐薬品性に優れていても、バンド７０５Ａに亀裂や剥落が生
じた場合、蓄電装置７５０から漏れた電解液に携帯情報端末７００の使用者が触れてしま
う可能性がある。携帯情報端末７００が電解液の漏れを検出する機能を有していると、電
解液の漏れを検出した時点で使用者が携帯情報端末７００の操作を止め、取り外すことが
できる。よって、安全性の高い携帯情報端末７００とすることができる。
Here, even if the
＜蓄電装置の構成例＞
次に、可撓性を有する蓄電装置について、図２５乃至図２９を用いて説明する。本発明
の一態様の蓄電装置は、湾曲した形状であってもよい。また、本発明の一態様の蓄電装置
は、可撓性を有し、湾曲した状態と湾曲していない状態の双方の状態において使用できて
もよい。
<Configuration example of power storage device>
Next, the flexible power storage device will be described with reference to FIGS. 25 to 29. The power storage device of one aspect of the present invention may have a curved shape. Further, the power storage device according to one aspect of the present invention may have flexibility and may be used in both a curved state and a non-curved state.
図２５（Ａ）に二次電池２００の斜視図を示し、図２５（Ｂ）に二次電池２００の上面
図を示す。
25 (A) shows a perspective view of the
図２６（Ａ）に、図２５（Ｂ）における一点鎖線Ｃ１－Ｃ２間の断面図を示し、図２６
（Ｂ）に、図２５（Ｂ）における一点鎖線Ｃ３－Ｃ４間の断面図を示す。なお、図２６（
Ａ）、（Ｂ）では図を明瞭にするため、一部の構成要素を抜粋して示す。
26 (A) shows a cross-sectional view between the alternate long and short dash lines C1-C2 in FIG. 25 (B).
(B) shows a cross-sectional view between the alternate long and short dash lines C3-C4 in FIG. 25 (B). In addition, FIG. 26 (
In A) and (B), some components are excerpted and shown in order to clarify the figure.
二次電池２００は、正極２１１、負極２１５、及びセパレータ２０３を有する。二次電
池２００は、さらに、正極リード２２１、負極リード２２５、及び外装体２０７を有する
。
The
正極２１１及び負極２１５は、それぞれ、集電体及び活物質層を有する。正極２１１及
び負極２１５は、セパレータ２０３を介して、活物質層が互いに対向するように配置され
ている。
The
二次電池２００が有する電極（正極２１１及び負極２１５）は、湾曲の内径側に位置す
るものより、外径側に位置するものの方が、湾曲の軸方向について長いことが好ましい。
このような構成とすることで、二次電池２００をある曲率で湾曲させた際、正極２１１及
び負極２１５の端部を揃えることができる。すなわち、正極２１１が有する正極活物質層
のすべての領域を、負極２１５の有する負極活物質層と対向して配置することができる。
そのため正極２１１が有する正極活物質を無駄なく電池反応に寄与させることができる。
そのため、二次電池２００の体積当たりの容量を大きくすることができる。この構成は、
二次電池２００を使用する際に二次電池２００の曲率が固定される場合に特に有効である
。
The electrodes (
With such a configuration, when the
Therefore, the positive electrode active material of the
Therefore, the capacity per volume of the
This is particularly effective when the curvature of the
正極リード２２１は、複数の正極２１１と電気的に接続されている。負極リード２２５
は、複数の負極２１５と電気的に接続されている。正極リード２２１及び負極リード２２
５は、それぞれ封止層２２０を有する。
The
Is electrically connected to a plurality of
Each of 5 has a
外装体２０７は、複数の正極２１１、複数の負極２１５、及び複数のセパレータ２０３
を覆う。二次電池２００は、外装体２０７で覆われた領域に電解液（図示しない）を有す
る。二次電池２００は、外装体２０７の３辺を接着することで封止されている。
The
Cover. The
図２６（Ａ）、（Ｂ）では、短冊状のセパレータ２０３を複数用い、正極２１１と負極
２１５の間にそれぞれ１つずつセパレータ２０３を配置する例を示したが、本発明の一態
様はこれに限られない。１枚のシート状のセパレータをつづら折りにする（蛇腹型にする
、ともいえる）、又は捲回することで、正極と負極の間にセパレータが位置するようにし
てもよい。
In FIGS. 26A and 26B, a plurality of strip-shaped
例えば、図２８（Ａ）乃至（Ｄ）に二次電池２００の作製方法を示す。この作製方法を
用いる場合の図２５（Ｂ）における一点鎖線Ｃ１－Ｃ２間の断面図を、図２７に示す。
For example, FIGS. 28 (A) to 28 (D) show a method for manufacturing the
まず、セパレータ２０３上に、負極２１５を配置する（図２８（Ａ））。このとき、負
極２１５が有する負極活物質層が、セパレータ２０３と重畳するように配置する。
First, the
次に、セパレータ２０３を折り曲げ、負極２１５の上にセパレータ２０３を重ねる。次
に、セパレータ２０３の上に、正極２１１を重ねる（図２８（Ｂ））。このとき、正極２
１１が有する正極活物質層が、セパレータ２０３及び負極活物質層と重畳するように配置
する。なお、集電体の片面に活物質層が形成されている電極を用いる場合は、正極２１１
の正極活物質層と、負極２１５の負極活物質層がセパレータ２０３を介して対向するよう
に配置する。
Next, the
The positive electrode active material layer of 11 is arranged so as to overlap with the
The positive electrode active material layer of No. 1 and the negative electrode active material layer of the
セパレータ２０３にポリプロピレン等の熱溶着が可能な材料を用いている場合は、セパ
レータ２０３同士が重畳している領域を熱溶着してから次の電極を重ねることで、作製工
程中に電極がずれることを抑制できる。具体的には、負極２１５又は正極２１１と重畳し
ておらず、セパレータ２０３同士が重畳している領域、たとえば図２８（Ｂ）の領域２０
３ａで示す領域を熱溶着することが好ましい。
When a material that can be heat-welded such as polypropylene is used for the
It is preferable to heat weld the region indicated by 3a.
この工程を繰り返すことで、図２８（Ｃ）に示すように、セパレータ２０３を挟んで正
極２１１及び負極２１５を積み重ねることができる。
By repeating this step, as shown in FIG. 28C, the
なお、あらかじめ繰り返し折り曲げたセパレータ２０３に、複数の負極２１５及び複数
の正極２１１を交互に挟むように配置してもよい。
A plurality of
次に、図２８（Ｃ）に示すように、セパレータ２０３で複数の正極２１１及び複数の負
極２１５を覆う。
Next, as shown in FIG. 28C, the
さらに、図２８（Ｄ）に示すように、セパレータ２０３同士が重畳している領域、例え
ば図２８（Ｄ）に示す領域２０３ｂを熱溶着することで、複数の正極２１１と複数の負極
２１５を、セパレータ２０３によって覆い、結束する。
Further, as shown in FIG. 28 (D), a plurality of
なお、複数の正極２１１、複数の負極２１５及びセパレータ２０３を、結束材を用いて
結束してもよい。
The plurality of
このような工程で正極２１１及び負極２１５を積み重ねるため、セパレータ２０３は、
１枚のセパレータ２０３の中で、複数の正極２１１と複数の負極２１５に挟まれている領
域と、複数の正極２１１と複数の負極２１５を覆うように配置されている領域とを有する
。
In order to stack the
One
換言すれば、図２７、図２８（Ｄ）に示す二次電池２００が有するセパレータ２０３は
、一部が折りたたまれた１枚のセパレータである。セパレータ２０３の折りたたまれた領
域に、複数の正極２１１と、複数の負極２１５が挟まれている。
In other words, the
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in combination with other embodiments as appropriate.
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様の蓄電装置が有する正極および負極について説明す
る。
(Embodiment 3)
In this embodiment, a positive electrode and a negative electrode included in the power storage device according to one aspect of the present invention will be described.
本発明の一態様の正極は、正極活物質を有することが好ましい。また、本発明の一態様
の正極は、結着剤を有してもよい。また、本発明の一態様の正極は、導電助剤を有しても
よい。
The positive electrode of one aspect of the present invention preferably has a positive electrode active material. Further, the positive electrode of one aspect of the present invention may have a binder. Further, the positive electrode of one aspect of the present invention may have a conductive auxiliary agent.
本発明の一態様の負極は、負極活物質を有することが好ましい。また、本発明の一態様
の負極は、結着剤を有してもよい。また、本発明の一態様の負極は、導電助剤を有しても
よい。
The negative electrode of one aspect of the present invention preferably has a negative electrode active material. Further, the negative electrode of one aspect of the present invention may have a binder. Further, the negative electrode of one aspect of the present invention may have a conductive auxiliary agent.
＜負極活物質＞
負極活物質として、例えば炭素系材料や合金系材料等を用いることができる。
<Negative electrode active material>
As the negative electrode active material, for example, a carbon-based material, an alloy-based material, or the like can be used.
炭素系材料としては、黒鉛、易黒鉛化性炭素（ソフトカーボン）、難黒鉛化性炭素（ハ
ードカーボン）、カーボンナノチューブ、グラフェン、カーボンブラック等を用いればよ
い。
As the carbon-based material, graphite, easily graphitizable carbon (soft carbon), non-graphitizable carbon (hard carbon), carbon nanotubes, graphene, carbon black and the like may be used.
黒鉛としては、人造黒鉛や、天然黒鉛等が挙げられる。人造黒鉛としては例えば、メソ
カーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、コークス系人造黒鉛、ピッチ系人造黒鉛等が挙げ
られる。ここで人造黒鉛として、球状の形状を有する球状黒鉛を用いることができる。例
えば、ＭＣＭＢは球状の形状を有する場合があり、好ましい。また、ＭＣＭＢはその表面
積を小さくすることが比較的容易であり、好ましい場合がある。天然黒鉛としては例えば
、鱗片状黒鉛、球状化天然黒鉛等が挙げられる。
Examples of graphite include artificial graphite and natural graphite. Examples of the artificial graphite include mesocarbon microbeads (MCMB), coke-based artificial graphite, pitch-based artificial graphite and the like. Here, as the artificial graphite, spheroidal graphite having a spherical shape can be used. For example, MCMB may have a spherical shape, which is preferable. In addition, MCMB is relatively easy to reduce its surface area and may be preferable. Examples of natural graphite include scaly graphite and spheroidized natural graphite.
黒鉛はリチウムイオンが黒鉛に挿入されたとき（リチウム－黒鉛層間化合物の生成時）
にリチウム金属と同程度に低い電位を示す（０．１Ｖ以上０．３Ｖ以下 ｖｓ．Ｌｉ／Ｌ
ｉ＋）。これにより、リチウムイオン二次電池は高い作動電圧を示すことができる。さら
に、黒鉛は、単位体積当たりの容量が比較的高い、体積膨張が比較的小さい、安価である
、リチウム金属に比べて安全性が高い等の利点を有するため、好ましい。
Graphite is when lithium ions are inserted into graphite (when a lithium-graphite intercalation compound is formed).
Shows a potential as low as lithium metal (0.1V or more and 0.3V or less vs. Li / L)
i + ). As a result, the lithium ion secondary battery can exhibit a high operating voltage. Further, graphite is preferable because it has advantages such as relatively high capacity per unit volume, relatively small volume expansion, low cost, and high safety as compared with lithium metal.
負極活物質として、リチウムとの合金化・脱合金化反応により充放電反応を行うことが
可能な元素を用いることができる。例えば、シリコン、スズ、ガリウム、アルミニウム、
ゲルマニウム、鉛、アンチモン、ビスマス、銀、亜鉛、カドミウム、インジウム等のうち
少なくとも一つを含む材料を用いることができる。このような元素は炭素と比べて容量が
大きく、特にシリコンは理論容量が４２００ｍＡｈ／ｇと高い。このため、負極活物質に
シリコンを用いることが好ましい。また、これらの元素を有する化合物を用いてもよい。
例えば、ＳｉＯ、Ｍｇ２Ｓｉ、Ｍｇ２Ｇｅ、ＳｎＯ、ＳｎＯ２、Ｍｇ２Ｓｎ、ＳｎＳ２、
Ｖ２Ｓｎ３、ＦｅＳｎ２、ＣｏＳｎ２、Ｎｉ３Ｓｎ２、Ｃｕ６Ｓｎ５、Ａｇ３Ｓｎ、Ａｇ
３Ｓｂ、Ｎｉ２ＭｎＳｂ、ＣｅＳｂ３、ＬａＳｎ３、Ｌａ３Ｃｏ２Ｓｎ７、ＣｏＳｂ３、
ＩｎＳｂ、ＳｂＳｎ等がある。ここで、リチウムとの合金化・脱合金化反応により充放電
反応を行うことが可能な元素、および該元素を有する化合物等を合金系材料と呼ぶ場合が
ある。
As the negative electrode active material, an element capable of performing a charge / discharge reaction by an alloying / dealloying reaction with lithium can be used. For example, silicon, tin, gallium, aluminum,
Materials containing at least one of germanium, lead, antimony, bismuth, silver, zinc, cadmium, indium and the like can be used. Such elements have a larger capacity than carbon, and silicon in particular has a high theoretical capacity of 4200 mAh / g. Therefore, it is preferable to use silicon as the negative electrode active material. Further, a compound having these elements may be used.
For example, SiO, Mg 2 Si, Mg 2 Ge, SnO, SnO 2 , Mg 2 Sn, SnS 2 ,
V 2 Sn 3 , FeSn 2 , CoSn 2 , Ni 3 Sn 2 , Cu 6 Sn 5 , Ag 3 Sn, Ag
3 Sb, Ni 2 MnSb, CeSb 3 , LaSn 3 , La 3 Co 2 Sn 7 , CoSb 3 ,
There are InSb, SbSn and the like. Here, an element capable of performing a charge / discharge reaction by an alloying / dealloying reaction with lithium, a compound having the element, and the like may be referred to as an alloy-based material.
また本明細書等において、ＳｉＯは例えば一酸化シリコンを指す。あるいはＳｉＯは、
ＳｉＯｘと表すこともできる。ここでｘは１近傍の値を有することが好ましい。例えばｘ
は、０．２以上１．５以下が好ましく、０．３以上１．２以下が好ましい。
Further, in the present specification and the like, SiO refers to, for example, silicon monoxide. Or SiO
It can also be expressed as SiOx. Here, x preferably has a value in the vicinity of 1. For example, x
Is preferably 0.2 or more and 1.5 or less, and preferably 0.3 or more and 1.2 or less.
また、本発明の一態様の負極活物質は、シリコンと、リチウムと、酸素と、を有しても
よい。例えば、シリコンと、該シリコンの外側に位置するリチウムシリコン酸化物と、を
有してもよい。
Moreover, the negative electrode active material of one aspect of the present invention may have silicon, lithium, and oxygen. For example, it may have silicon and a lithium silicon oxide located outside the silicon.
また、負極活物質として、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、リチウムチタン酸化物（Ｌｉ４
Ｔｉ５Ｏ１２）、リチウム－黒鉛層間化合物（ＬｉｘＣ６）、五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５
）、酸化タングステン（ＷＯ２）、酸化モリブデン（ＭｏＯ２）等の酸化物を用いること
ができる。
Further, as the negative electrode active material, titanium dioxide (TiO 2 ) and lithium titanium oxide (Li 4 ) are used.
Ti 5 O 12 ), lithium-graphite intercalation compound (Li x C 6 ), niobium pentoxide (Nb 2 O 5 )
), Tungsten oxide (WO 2 ), molybdenum oxide (MoO 2 ) and other oxides can be used.
また、負極活物質として、リチウムと遷移金属の複窒化物である、Ｌｉ３Ｎ型構造をも
つＬｉ３－ｘＭｘＮ（Ｍ＝Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ）を用いることができる。例えば、Ｌｉ２．
６Ｃｏ０．４Ｎ３は大きな充放電容量（９００ｍＡｈ／ｇ、１８９０ｍＡｈ／ｃｍ３）を
示し好ましい。
Further, as the negative electrode active material, Li 3 -x M x N (M = Co, Ni, Cu) having a Li 3N type structure, which is a double nitride of lithium and a transition metal, can be used. For example, Li 2.
6 Co 0.4 N 3 shows a large charge / discharge capacity (900 mAh / g, 1890 mAh / cm 3 ) and is preferable.
リチウムと遷移金属の複窒化物を用いると、負極活物質中にリチウムイオンを含むため
、正極活物質としてリチウムイオンを含まないＶ２Ｏ５、Ｃｒ３Ｏ８等の材料と組み合わ
せることができ好ましい。なお、正極活物質にリチウムイオンを含む材料を用いる場合で
も、あらかじめ正極活物質に含まれるリチウムイオンを脱離させることで、負極活物質と
してリチウムと遷移金属の複窒化物を用いることができる。
When a double nitride of lithium and a transition metal is used, lithium ions are contained in the negative electrode active material, so that it can be combined with materials such as V 2 O 5 and Cr 3 O 8 which do not contain lithium ions as the positive electrode active material, which is preferable. .. Even when a material containing lithium ions is used as the positive electrode active material, a double nitride of lithium and a transition metal can be used as the negative electrode active material by desorbing the lithium ions contained in the positive electrode active material in advance.
また、コンバージョン反応が生じる材料を負極活物質として用いることもできる。例え
ば、酸化コバルト（ＣｏＯ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化鉄（ＦｅＯ）等の、リチウ
ムとの合金を作らない遷移金属酸化物を負極活物質に用いてもよい。コンバージョン反応
が生じる材料としては、さらに、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＲｕＯ２、Ｃｒ２Ｏ３
等の酸化物、ＣｏＳ０．８９、ＮｉＳ、ＣｕＳ等の硫化物、Ｚｎ３Ｎ２、Ｃｕ３Ｎ、Ｇｅ
３Ｎ４等の窒化物、ＮｉＰ２、ＦｅＰ２、ＣｏＰ３等のリン化物、ＦｅＦ３、ＢｉＦ３等
のフッ化物もある。
Further, a material that causes a conversion reaction can also be used as a negative electrode active material. For example, a transition metal oxide that does not form an alloy with lithium, such as cobalt oxide (CoO), nickel oxide (NiO), and iron oxide (FeO), may be used as the negative electrode active material. Further, as the material in which the conversion reaction occurs, Fe 2 O 3 , CuO, Cu 2 O, RuO 2 , Cr 2 O 3
Oxides such as CoS 0.89 , sulfides such as NiS and CuS, Zn 3 N 2 , Cu 3 N, Ge
There are also nitrides such as 3N4 , phosphides such as NiP2 , FeP2 and CoP3 , and fluorides such as FeF3 and BiF3.
負極活物質は、反応電位が低いほど、蓄電装置の電圧を高めることができるため好まし
い。一方、電位が低い場合には、電解液を還元する力も強まるため、例えば電解液に用い
る有機溶媒等は還元分解される恐れがある。電解液が電気分解されない電位の幅を電位窓
（ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｗｉｎｄｏｗ）という。本来、負極は、その電極電位が電解液の
電位窓内にある必要があるが、例えばリチウムイオン二次電池やリチウムイオンキャパシ
タの負極に用いる活物質の多くは、その電位はほぼ全ての電解液の電位窓を越えている。
特に黒鉛や、シリコンなどの反応電位が低い材料では、蓄電装置の電圧を高くできる利点
がある一方で、電解液の還元分解がよりしやすい問題がある。
The lower the reaction potential of the negative electrode active material, the higher the voltage of the power storage device, which is preferable. On the other hand, when the potential is low, the ability to reduce the electrolytic solution is also strengthened, so that, for example, the organic solvent used for the electrolytic solution may be reduced and decomposed. The width of the potential at which the electrolytic solution is not electrolyzed is called a potential window. Originally, the negative electrode needs to have its electrode potential in the potential window of the electrolytic solution, but for example, most of the active materials used for the negative electrode of a lithium ion secondary battery or a lithium ion capacitor have the potential of almost all electrolytic solutions. It is beyond the potential window of.
In particular, materials having a low reaction potential such as graphite and silicon have an advantage that the voltage of the power storage device can be increased, but there is a problem that the electrolytic solution is more easily reduced and decomposed.
＜正極活物質＞
正極活物質として例えば、オリビン型の結晶構造、層状岩塩型の結晶構造、またはスピ
ネル型の結晶構造を有する複合酸化物等を用いることができる。
<Positive electrode active material>
As the positive electrode active material, for example, an olivine-type crystal structure, a layered rock salt-type crystal structure, or a composite oxide having a spinel-type crystal structure can be used.
正極活物質として、ＬｉＦｅＯ２、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｖ
２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ５、ＭｎＯ２等の化合物を用いることができる。特に、ＬｉＣｏＯ２は
、容量が大きいこと、ＬｉＮｉＯ２に比べて大気中で安定であること、ＬｉＮｉＯ２に比
べて熱的に安定であること等の利点があるため、好ましい。また、ＬｉＭｎ２Ｏ４等のマ
ンガンを含むスピネル型の結晶構造を有するリチウム含有材料に、少量のニッケル酸リチ
ウム（ＬｉＮｉＯ２やＬｉＮｉ１－ｘＭｘＯ２（Ｍ＝Ｃｏ、Ａｌ等））を混合すると、こ
れを用いた二次電池の特性を向上させることができ好ましい。
As positive electrode active materials, LiFeO 2 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , V.
Compounds such as 2O 5 , Cr 2O 5 , and MnO 2 can be used. In particular, LiCoO 2 is preferable because it has advantages such as a large capacity, stability in the atmosphere as compared with LiNiO 2 , and thermal stability as compared with LiNiO 2 . Further, a small amount of lithium nickelate (LiNiO 2 or LiNi 1-x M x O 2 (M = Co, Al, etc.)) is added to a lithium-containing material having a spinel-type crystal structure containing manganese such as LiMn 2 O 4 . Mixing is preferable because it can improve the characteristics of the secondary battery using the mixture.
正極活物質は例えば、一次粒子の平均粒子径が、５ｎｍ以上５０μｍ以下であることが
好ましく、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることがより好ましい。また比表面積が５
ｍ２／ｇ以上１５ｍ２／ｇ以下であることが好ましい。また、二次粒子の平均粒子径は、
５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。なお平均粒子径は、ＳＥＭ（走査型電子
顕微鏡）またはＴＥＭによる観察、またはレーザ回折・散乱法を用いた粒度分布計等によ
って測定することができる。また比表面積は、ガス吸着法により測定することができる。
For the positive electrode active material, for example, the average particle size of the primary particles is preferably 5 nm or more and 50 μm or less, and more preferably 100 nm or more and 500 nm or less. Also, the specific surface area is 5
It is preferably m 2 / g or more and 15 m 2 / g or less. The average particle size of the secondary particles is
It is preferably 5 μm or more and 50 μm or less. The average particle size can be measured by observation with an SEM (scanning electron microscope) or TEM, or by a particle size distribution meter using a laser diffraction / scattering method. The specific surface area can be measured by a gas adsorption method.
また、正極活物質として、組成式ＬｉａＭｎｂＭｃＯｄで表すことができるリチウムマ
ンガン複合酸化物を用いることができる。ここで、元素Ｍは、リチウム、マンガン以外か
ら選ばれた金属元素、またはシリコン、リンを用いることが好ましく、ニッケルであるこ
とがさらに好ましい。また、リチウムマンガン複合酸化物の粒子全体を測定する場合、放
電時に０＜ａ／（ｂ＋ｃ）＜２、かつｃ＞０、かつ０．２６≦（ｂ＋ｃ）／ｄ＜０．５を
満たすことが好ましい。なお、高容量を発現させるために、表層部と中心部で、結晶構造
、結晶方位または酸素含有量が異なる領域を有するリチウムマンガン複合酸化物とするこ
とが好ましい。このようなリチウムマンガン複合酸化物とするためには例えば、１．６≦
ａ≦１．８４８、０．１９≦ｃ／ｂ≦０．９３５、２．５≦ｄ≦３とすることが好ましい
。さらに、Ｌｉ１．６８Ｍｎ０．８０６２Ｎｉ０．３１８Ｏ３の組成式であらわされるリ
チウムマンガン複合酸化物を用いることが特に好ましい。本明細書等において、Ｌｉ１．
６８Ｍｎ０．８０６２Ｎｉ０．３１８Ｏ３の組成式であらわされるリチウムマンガン複合
酸化物とは、原料材料の量の割合（モル比）を、Ｌｉ２ＣＯ３：ＭｎＣＯ３：ＮｉＯ＝０
．８４：０．８０６２：０．３１８とすることにより形成したリチウムマンガン複合酸化
物をいう。そのため該リチウムマンガン複合酸化物は、組成式Ｌｉ１．６８Ｍｎ０．８０
６２Ｎｉ０．３１８Ｏ３で表されるが、この組成からずれることもある。
Further, as the positive electrode active material, a lithium manganese composite oxide that can be represented by the composition formula Li a Mn b M c Od can be used. Here, as the element M, a metal element selected from other than lithium and manganese, silicon, and phosphorus are preferably used, and nickel is more preferable. Further, when measuring the entire particles of the lithium manganese composite oxide, it is necessary to satisfy 0 <a / (b + c) <2, c> 0, and 0.26 ≦ (b + c) / d <0.5 at the time of discharge. preferable. In order to develop a high capacity, it is preferable to use a lithium manganese composite oxide having a region having a different crystal structure, crystal orientation or oxygen content between the surface layer portion and the central portion. In order to obtain such a lithium-manganese composite oxide, for example, 1.6 ≦
It is preferable that a ≦ 1.848, 0.19 ≦ c / b ≦ 0.935, and 2.5 ≦ d ≦ 3. Further, it is particularly preferable to use the lithium manganese composite oxide represented by the composition formula of Li 1.68 Mn 0.8062 Ni 0.318 O 3 . In the present specification and the like, Li 1.
68 Mn 0.8062 The lithium manganese composite oxide represented by the composition formula of Ni 0.318 O 3 is the ratio (molar ratio) of the amount of the raw material, Li 2 CO 3 : MnCO 3 : NiO = 0.
.. It refers to a lithium manganese composite oxide formed by setting 84: 0.8062: 0.318. Therefore, the lithium manganese composite oxide has a composition formula of Li 1.68 Mn 0.80 .
62 Represented by Ni 0.318 O 3 , but may deviate from this composition.
なお、リチウムマンガン複合酸化物の粒子全体の金属、シリコン、リン等の組成は、例
えばＩＣＰ－ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析計）を用いて測定することができる。また
リチウムマンガン複合酸化物の粒子全体の酸素の組成は、例えばＥＤＸ（エネルギー分散
型Ｘ線分析法）を用いて測定することが可能である。また、ＩＣＰ－ＭＳ分析と併用して
、融解ガス分析、ＸＡＦＳ（Ｘ線吸収微細構造）分析の価数評価を用いることで求めるこ
とができる。なお、リチウムマンガン複合酸化物とは、少なくともリチウムとマンガンと
を含む酸化物をいい、クロム、コバルト、アルミニウム、ニッケル、鉄、マグネシウム、
モリブデン、亜鉛、インジウム、ガリウム、銅、チタン、ニオブ、シリコン、およびリン
などからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を含んでいてもよい。
The composition of the metal, silicon, phosphorus, etc. of the entire particles of the lithium manganese composite oxide can be measured using, for example, ICP-MS (inductively coupled plasma mass spectrometer). Further, the oxygen composition of the entire particles of the lithium manganese composite oxide can be measured by using, for example, EDX (energy dispersive X-ray analysis method). Further, it can be obtained by using valence evaluation of molten gas analysis and XAFS (X-ray absorption fine structure) analysis in combination with ICP-MS analysis. The lithium manganese composite oxide refers to an oxide containing at least lithium and manganese, and is composed of chromium, cobalt, aluminum, nickel, iron, magnesium, and the like.
It may contain at least one element selected from the group consisting of molybdenum, zinc, indium, gallium, copper, titanium, niobium, silicon, phosphorus and the like.
結晶構造、結晶方位または酸素含有量が異なる領域を有するリチウムマンガン複合酸化
物の粒子の断面図の例を図２９に示す。
FIG. 29 shows an example of a cross-sectional view of particles of a lithium manganese composite oxide having regions having different crystal structures, crystal orientations or oxygen contents.
図２９（Ａ）に示すように、結晶構造、結晶方位または酸素含有量が異なる領域を有す
るリチウムマンガン複合酸化物は、領域３３１と、領域３３２と、領域３３３を有するこ
とが好ましい。領域３３２は、領域３３１の外側の少なくとも一部に接する。ここで、外
側とは、粒子の表面により近いことを示す。また、領域３３３は、リチウムマンガン複合
酸化物を有する粒子の、表面と一致する領域を有することが好ましい。
As shown in FIG. 29 (A), the lithium manganese composite oxide having regions having different crystal structures, crystal orientations or oxygen contents preferably has
また、図２９（Ｂ）に示すように、領域３３１は、領域３３２に覆われない領域を有し
てもよい。また、領域３３２は、領域３３３に覆われない領域を有してもよい。また、例
えば領域３３１に領域３３３が接する領域を有してもよい。また、領域３３１は、領域３
３２および領域３３３のいずれにも覆われない領域を有してもよい。
Further, as shown in FIG. 29 (B), the
It may have a region that is not covered by either 32 or 333.
領域３３２は、領域３３１と異なる組成を有することが好ましい。
The
例えば、領域３３１と領域３３２の組成を分けて測定し、領域３３１がリチウム、マン
ガン、元素Ｍおよび酸素を有し、領域３３２がリチウム、マンガン、元素Ｍおよび酸素を
有し、領域３３１のリチウム、マンガン、元素Ｍ、および酸素の原子数比はａ１：ｂ１：
ｃ１：ｄ１で表され、領域３３２のリチウム、マンガン、元素Ｍ、および酸素の原子数比
はａ２：ｂ２：ｃ２：ｄ２で表される場合について説明する。なお、領域３３１と領域３
３２のそれぞれの組成は、例えばＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）を用いたＥＤＸ（エネルギ
ー分散型Ｘ線分析法）で測定することができる。ＥＤＸを用いた測定では、リチウムの組
成の測定が困難な場合がある。そのため、以下では、領域３３１と領域３３２の組成の違
いは、リチウム以外の元素について述べる。ここで、ｄ１／（ｂ１＋ｃ１）は２．２以上
が好ましく、２．３以上であることがより好ましく、２．３５以上３以下であることがさ
らに好ましい。また、ｄ２／（ｂ２＋ｃ２）は２．２未満であることが好ましく、２．１
未満であることがより好ましく、１．１以上１．９以下であることがさらに好ましい。ま
たこの場合でも、領域３３１と領域３３２を含むリチウムマンガン複合酸化物粒子全体の
組成は、前述の０．２６≦（ｂ＋ｃ）／ｄ＜０．５を満たすことが好ましい。
For example, the compositions of
The case where the atomic number ratio of lithium, manganese, element M, and oxygen in the
Each composition of 32 can be measured by, for example, EDX (energy dispersive X-ray analysis method) using TEM (transmission electron microscope). In the measurement using EDX, it may be difficult to measure the composition of lithium. Therefore, in the following, the difference in composition between the
It is more preferably less than, and further preferably 1.1 or more and 1.9 or less. Even in this case, it is preferable that the composition of the entire lithium manganese composite oxide particles including the
また、領域３３２が有するマンガンは、領域３３１が有するマンガンと異なる価数を有
してもよい。また、領域３３２が有する元素Ｍは、領域３３１が有する元素Ｍと異なる価
数を有してもよい。
Further, the manganese contained in the
より具体的には、領域３３１は、層状岩塩型の結晶構造を有するリチウムマンガン複合
酸化物であることが好ましい。また領域３３２は、スピネル型の結晶構造を有するリチウ
ムマンガン複合酸化物であることが好ましい。
More specifically, the
ここで、各領域の組成や、元素の価数に空間的な分布がある場合には、例えば複数の箇
所についてその組成や価数を評価し、その平均値を算出し、該領域の組成や価数としても
よい。
Here, if there is a spatial distribution in the composition of each region or the valence of the element, for example, the composition or valence of a plurality of locations is evaluated, the average value is calculated, and the composition of the region or It may be a valence.
また、領域３３２と領域３３１との間に、遷移層を有してもよい。ここで遷移層とは、
例えば組成が連続的、あるいは段階的に変化する領域である。または、遷移層とは、結晶
構造が連続的、あるいは段階的に変化する領域である。または、遷移層とは、結晶の格子
定数が連続的、あるいは段階的に変化する領域である。または領域３３２と領域３３１と
の間に、混合層を有してもよい。ここで混合層とは、例えば異なる結晶方位を有する２以
上の結晶が混合する場合を指す。あるいは、混合層とは、例えば異なる結晶構造を有する
２以上の結晶が混合する場合を指す。あるいは、混合層とは、例えば異なる組成を有する
２以上の結晶が混合する場合を指す。
Further, a transition layer may be provided between the
For example, it is a region where the composition changes continuously or stepwise. Alternatively, the transition layer is a region where the crystal structure changes continuously or stepwise. Alternatively, the transition layer is a region where the lattice constant of the crystal changes continuously or stepwise. Alternatively, a mixed layer may be provided between the
領域３３３には、炭素または金属化合物を用いることができる。ここで、金属としては
例えばコバルト、アルミニウム、ニッケル、鉄、マンガン、チタン、亜鉛、リチウム等が
挙げられる。金属化合物の一例として、これらの金属の酸化物や、フッ化物などが挙げら
れる。
A carbon or metal compound can be used for the
領域３３３は、上記の中でも、炭素を有することが特に好ましい。炭素は導電性が高い
ため、炭素で被覆された粒子を蓄電装置の電極に用いることにより、例えば電極の抵抗を
低くすることができる。また、領域３３３はグラフェン化合物を有することが好ましい。
領域３３３にグラフェン化合物を用いることにより、リチウムマンガン複合酸化物の粒子
を効率よく被覆することができる。グラフェン化合物については後述する。また、領域３
３３はより具体的には例えば、グラフェンを有してもよく、酸化グラフェンを有してもよ
い。また、グラフェンとして、酸化グラフェンを還元して得られるグラフェンを用いるこ
とが好ましい。グラフェンは、高い導電性を有するという優れた電気特性と、高い柔軟性
および高い機械的強度を有するという優れた物理特性と、を有する。領域３３３に酸化グ
ラフェンを用い、還元を行うことで、領域３３３と接する領域３３２が酸化される場合が
ある。
Among the above, the
By using the graphene compound in the
More specifically, 33 may have graphene or graphene oxide, for example. Further, as graphene, it is preferable to use graphene obtained by reducing graphene oxide. Graphene has excellent electrical properties such as high conductivity and excellent physical properties such as high flexibility and high mechanical strength. By using graphene oxide in the
領域３３３が、グラフェン化合物を有することで、リチウムマンガン複合酸化物を正極
材料に用いた二次電池の、サイクル特性を向上させることができる。
Since the
炭素を含む層の膜厚は、０．４ｎｍ以上４０ｎｍ以下とすることが好ましい。 The film thickness of the layer containing carbon is preferably 0.4 nm or more and 40 nm or less.
また、リチウムマンガン複合酸化物は、例えば、一次粒子の平均粒子径が、５ｎｍ以上
５０μｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることがより好
ましい。また比表面積が５ｍ２／ｇ以上１５ｍ２／ｇ以下であることが好ましい。また、
二次粒子の平均粒子径は、５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。
Further, for the lithium manganese composite oxide, for example, the average particle size of the primary particles is preferably 5 nm or more and 50 μm or less, and more preferably 100 nm or more and 500 nm or less. Further, it is preferable that the specific surface area is 5 m 2 / g or more and 15 m 2 / g or less. again,
The average particle size of the secondary particles is preferably 5 μm or more and 50 μm or less.
または、正極活物質として、複合材料（一般式ＬｉＭＰＯ４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｍ
ｎ（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）の一以上））を用いることができる。一般式Ｌ
ｉＭＰＯ４の代表例としては、ＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＮｉＰＯ４、ＬｉＣｏＰＯ４、Ｌｉ
ＭｎＰＯ４、ＬｉＦｅａＮｉｂＰＯ４、ＬｉＦｅａＣｏｂＰＯ４、ＬｉＦｅａＭｎｂＰＯ
４、ＬｉＮｉａＣｏｂＰＯ４、ＬｉＮｉａＭｎｂＰＯ４（ａ＋ｂは１以下、０＜ａ＜１、
０＜ｂ＜１）、ＬｉＦｅｃＮｉｄＣｏｅＰＯ４、ＬｉＦｅｃＮｉｄＭｎｅＰＯ４、ＬｉＮ
ｉｃＣｏｄＭｎｅＰＯ４（ｃ＋ｄ＋ｅは１以下、０＜ｃ＜１、０＜ｄ＜１、０＜ｅ＜１）
、ＬｉＦｅｆＮｉｇＣｏｈＭｎｉＰＯ４（ｆ＋ｇ＋ｈ＋ｉは１以下、０＜ｆ＜１、０＜ｇ
＜１、０＜ｈ＜１、０＜ｉ＜１）等のリチウム化合物を用いることができる。
Alternatively, as the positive electrode active material, a composite material (general formula LiMPO 4 (M is Fe (II), M).
n (II), Co (II), Ni (II) or more)) can be used. General formula L
Typical examples of iMPO 4 are LiFePO 4 , LiNiPO 4 , LiCoPO 4 , and Li.
MnPO 4 , LiFe a Ni b PO 4 , LiFe a Co b PO 4 , LiFe a Mn b PO
4 , LiNi a Co b PO 4 , LiNi a Mn b PO 4 (a + b is 1 or less, 0 <a <1,
0 <b <1), LiFe c Ni d Coe PO 4 , LiFe c Ni d Mn e PO 4 , LiN
i c Cod Mn e PO 4 (c + d + e is 1 or less, 0 <c <1, 0 <d <1, 0 <e <1)
, LiFe f Ni g Coh Mn i PO 4 (f + g + h + i is 1 or less, 0 <f <1, 0 <g
Lithium compounds such as <1,0 <h <1,0 <i <1) can be used.
特にＬｉＦｅＰＯ４は、安全性、安定性、高容量密度、初期酸化（充電）時に引き抜け
るリチウムイオンの存在等、正極活物質に求められる事項をバランスよく満たしているた
め、好ましい。
In particular, LiFePO 4 is preferable because it satisfies the requirements for the positive electrode active material in a well-balanced manner, such as safety, stability, high volume density, and the presence of lithium ions extracted during initial oxidation (charging).
または、正極活物質として、一般式Ｌｉ（２－ｊ）ＭＳｉＯ４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ）、
Ｍｎ（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）の一以上、０≦ｊ≦２）等の複合材料を用い
ることができる。一般式Ｌｉ（２－ｊ）ＭＳｉＯ４の代表例としては、Ｌｉ（２－ｊ）Ｆ
ｅＳｉＯ４、Ｌｉ（２－ｊ）ＮｉＳｉＯ４、Ｌｉ（２－ｊ）ＣｏＳｉＯ４、Ｌｉ（２－ｊ
）ＭｎＳｉＯ４、Ｌｉ（２－ｊ）ＦｅｋＮｉｌＳｉＯ４、Ｌｉ（２－ｊ）ＦｅｋＣｏｌＳ
ｉＯ４、Ｌｉ（２－ｊ）ＦｅｋＭｎｌＳｉＯ４、Ｌｉ（２－ｊ）ＮｉｋＣｏｌＳｉＯ４、
Ｌｉ（２－ｊ）ＮｉｋＭｎｌＳｉＯ４（ｋ＋ｌは１以下、０＜ｋ＜１、０＜ｌ＜１）、Ｌ
ｉ（２－ｊ）ＦｅｍＮｉｎＣｏｑＳｉＯ４、Ｌｉ（２－ｊ）ＦｅｍＮｉｎＭｎｑＳｉＯ４
、Ｌｉ（２－ｊ）ＮｉｍＣｏｎＭｎｑＳｉＯ４（ｍ＋ｎ＋ｑは１以下、０＜ｍ＜１、０＜
ｎ＜１、０＜ｑ＜１）、Ｌｉ（２－ｊ）ＦｅｒＮｉｓＣｏｔＭｎｕＳｉＯ４（ｒ＋ｓ＋ｔ
＋ｕは１以下、０＜ｒ＜１、０＜ｓ＜１、０＜ｔ＜１、０＜ｕ＜１）等のリチウム化合物
を材料として用いることができる。
Alternatively, as the positive electrode active material, the general formula Li (2-j) MSiO 4 (M is Fe (II),
A composite material such as Mn (II), Co (II), one or more of Ni (II), 0 ≦ j ≦ 2) can be used. As a typical example of the general formula Li (2-j) MSiO 4 , Li (2-j) F
eSiO 4 , Li (2-j) NiSiO 4 , Li (2-j) CoSiO 4 , Li ( 2-j)
) MnSiO 4 , Li (2-j) Fe k Ni l SiO 4 , Li (2-j) Fe k Col S
iO 4 , Li (2-j) Fe k Mn l SiO 4 , Li (2-j) Ni k Core SiO 4 ,
Li (2-j) Nik Mn l SiO 4 ( k + l is 1 or less, 0 <k <1, 0 <l <1), L
i (2-j) Fe m Ni n Co q SiO 4 , Li (2-j) Fe m Ni n Mn q SiO 4
, Li (2-j) Ni m Con n Mn q SiO 4 (m + n + q is 1 or less, 0 <m <1, 0 <
n <1, 0 <q <1), Li (2-j) Ferr Nis Cot Mn u SiO 4 ( r + s + t )
As + u, a lithium compound such as 1 or less, 0 <r <1, 0 <s <1, 0 <t <1, 0 <u <1) can be used as a material.
また、正極活物質として、ＡｘＭ２（ＸＯ４）３（Ａ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｍ＝Ｆｅ、
Ｍｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｘ＝Ｓ、Ｐ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｓ、Ｓｉ）の一般式で表されるナシコ
ン型化合物を用いることができる。ナシコン型化合物としては、Ｆｅ２（ＭｎＯ４）３、
Ｆｅ２（ＳＯ４）３、Ｌｉ３Ｆｅ２（ＰＯ４）３等がある。また、正極活物質として、Ｌ
ｉ２ＭＰＯ４Ｆ、Ｌｉ２ＭＰ２Ｏ７、Ｌｉ５ＭＯ４（Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ）の一般式で表され
る化合物、ＮａＦｅＦ３、ＦｅＦ３等のペロブスカイト型フッ化物、ＴｉＳ２、ＭｏＳ２
等の金属カルコゲナイド（硫化物、セレン化物、テルル化物）、ＬｉＭＶＯ４等の逆スピ
ネル型の結晶構造を有する酸化物、バナジウム酸化物系（Ｖ２Ｏ５、Ｖ６Ｏ１３、ＬｉＶ
３Ｏ８等）、マンガン酸化物、有機硫黄化合物等の材料を用いることができる。
Further, as the positive electrode active material, A x M 2 (XO 4 ) 3 (A = Li, Na, Mg, M = Fe,
Mn, Ti, V, Nb, X = S, P, Mo, W, As, Si) can be used as a pearcon type compound represented by the general formula. Examples of the pear-con type compound include Fe 2 (MnO 4 ) 3 ,
There are Fe 2 (SO 4 ) 3 , Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 , and the like. Further, as the positive electrode active material, L
i 2 MPO 4 F, Li 2 MP 2 O 7 , Li 5 A compound represented by the general formula of MO 4 (M = Fe, Mn), perovskite-type fluoride such as NaFeF 3 , FeF 3 , TiS 2 , MoS 2
Metal chalcogenides (sulfides, seleniums, telluriums) such as LiMVO4 , oxides having a reverse spinel-type crystal structure such as LiMVO4 , vanadium oxides ( V2O5 , V6O13 , LiV )
3 O 8 etc.), manganese oxides, organic sulfur compounds and other materials can be used.
なお、キャリアイオンが、リチウムイオン以外のアルカリ金属イオンや、アルカリ土類
金属イオンの場合、正極活物質として、リチウムの代わりに、アルカリ金属（例えば、ナ
トリウムやカリウム等）、アルカリ土類金属（例えば、カルシウム、ストロンチウム、バ
リウム、ベリリウム、マグネシウム等）を用いてもよい。例えば、ＮａＦｅＯ２や、Ｎａ
２／３［Ｆｅ１／２Ｍｎ１／２］Ｏ２などのナトリウム含有層状酸化物を正極活物質とし
て用いることができる。
When the carrier ion is an alkali metal ion other than lithium ion or an alkaline earth metal ion, the positive electrode active material is an alkali metal (for example, sodium or potassium) or an alkaline earth metal (for example) instead of lithium. , Calcium, strontium, barium, beryllium, magnesium, etc.) may be used. For example, NaFeO 2 or Na
A sodium-containing layered oxide such as 2/3 [Fe 1/2 Mn 1/2 ] O 2 can be used as the positive electrode active material.
また、正極活物質として、上記材料を複数組み合わせた材料を用いてもよい。例えば、
上記材料を複数組み合わせた固溶体を正極活物質として用いることができる。例えば、Ｌ
ｉＣｏ１／３Ｍｎ１／３Ｎｉ１／３Ｏ２とＬｉ２ＭｎＯ３の固溶体を正極活物質として用
いることができる。
Further, as the positive electrode active material, a material obtained by combining a plurality of the above materials may be used. for example,
A solid solution in which a plurality of the above materials are combined can be used as a positive electrode active material. For example, L
The solid solution of iCo 1/3 Mn 1/3 Ni 1/3 O 2 and Li 2 Mn O 3 can be used as the positive electrode active material.
なお、図示しないが、正極活物質の表面に炭素層などの導電性材料を設けてもよい。炭
素層などの導電性材料を設けることで、電極の導電性を向上させることができる。例えば
、正極活物質への炭素層の被覆は、正極活物質の焼成時にグルコース等の炭水化物を混合
することで形成することができる。
Although not shown, a conductive material such as a carbon layer may be provided on the surface of the positive electrode active material. By providing a conductive material such as a carbon layer, the conductivity of the electrode can be improved. For example, the coating of the carbon layer on the positive electrode active material can be formed by mixing a carbohydrate such as glucose at the time of firing the positive electrode active material.
粒状の正極活物質の一次粒子の平均粒径は、５０ｎｍ以上１００μｍ以下のものを用い
るとよい。
The average particle size of the primary particles of the granular positive electrode active material is preferably 50 nm or more and 100 μm or less.
＜結着剤＞
結着剤としては、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、スチレン・イソプレン・スチ
レンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレン
・ジエン共重合体などのジエン系のゴム材料を用いることが好ましい。また結着剤として
、フッ素ゴムを用いることができる。
<Binder>
As the binder, it is preferable to use a diene-based rubber material such as styrene-butadiene rubber (SBR), styrene / isoprene / styrene rubber, acrylonitrile / butadiene rubber, butadiene rubber, and an ethylene / propylene / diene copolymer. Further, fluororubber can be used as the binder.
また、結着剤としては、例えば水溶性の高分子を用いることが好ましい。水溶性の高分
子としては、例えば多糖類などを用いることができる。多糖類としては、カルボキシメチ
ルセルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセ
ルロース、ジアセチルセルロース、再生セルロースなどのセルロース誘導体や、澱粉など
を用いることができる。また、これらの水溶性の高分子を、前述のゴム材料と併用して用
いると、さらに好ましい。
Further, as the binder, it is preferable to use, for example, a water-soluble polymer. As the water-soluble polymer, for example, a polysaccharide or the like can be used. As the polysaccharide, cellulose derivatives such as carboxymethyl cellulose (CMC), methyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, diacetyl cellulose and regenerated cellulose, starch and the like can be used. Further, it is more preferable to use these water-soluble polymers in combination with the above-mentioned rubber material.
または、結着剤としては、ポリスチレン、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メ
チル（ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ））、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニ
ルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド、
ポリイミド、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリイソブチレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリフッ化ビニリデ
ン（ＰＶｄＦ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、エチレンプロピレンジエンポリマー
、ポリ酢酸ビニル、ニトロセルロース等の材料を用いることが好ましい。
Alternatively, as the binder, polystyrene, methyl polyacrylate, methyl polymethacrylate (polymethylmethacrylate (PMMA)), sodium polyacrylate, polyvinyl alcohol (PVA), polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide, etc.
Materials such as polyimide, polyvinyl chloride, polytetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, polyisobutylene, polyethylene terephthalate, nylon, polyvinylidene fluoride (PVdF), polyacrylonitrile (PAN), ethylene propylene diene polymer, polyvinyl acetate, nitrocellulose, etc. It is preferable to use.
結着剤は上記のうち二種類以上を組み合わせて使用してもよい。 The binder may be used in combination of two or more of the above.
活物質層の総量に対する結着剤の含有量は、１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下が好ましく、
２ｗｔ％以上８ｗｔ％以下がより好ましく、３ｗｔ％以上５ｗｔ％以下がさらに好ましい
。また、活物質層の総量に対する導電助剤の含有量は、１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下が好
ましく、１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下がより好ましい。
The content of the binder with respect to the total amount of the active material layer is preferably 1 wt% or more and 10 wt% or less.
2 wt% or more and 8 wt% or less are more preferable, and 3 wt% or more and 5 wt% or less are further preferable. Further, the content of the conductive auxiliary agent with respect to the total amount of the active material layer is preferably 1 wt% or more and 10 wt% or less, and more preferably 1 wt% or more and 5 wt% or less.
＜導電助剤＞ <Conductive aid>
導電助剤としては、例えば炭素材料、金属材料、又は導電性セラミックス材料等を用い
ることができる。また、導電助剤として繊維状の材料を用いてもよい。活物質層の総量に
対する導電助剤の含有量は、１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下が好ましく、１ｗｔ％以上５ｗ
ｔ％以下がより好ましい。
As the conductive auxiliary agent, for example, a carbon material, a metal material, a conductive ceramic material, or the like can be used. Further, a fibrous material may be used as the conductive auxiliary agent. The content of the conductive auxiliary agent with respect to the total amount of the active material layer is preferably 1 wt% or more and 10 wt% or less, and 1 wt% or more and 5 w.
More preferably, it is t% or less.
導電助剤により、電極中に電気伝導のネットワークを形成することができる。導電助剤
により、正極活物質どうしの電気伝導の経路を維持することができる。活物質層中に導電
助剤を添加することにより、高い電気伝導性を有する活物質層を実現することができる。
The conductive auxiliary agent can form a network of electrical conduction in the electrodes. The conductive auxiliary agent can maintain the path of electrical conduction between the positive electrode active materials. By adding a conductive auxiliary agent to the active material layer, an active material layer having high electrical conductivity can be realized.
導電助剤としては、例えば天然黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ等の人造黒鉛、炭素
繊維などを用いることができる。炭素繊維としては、例えばメソフェーズピッチ系炭素繊
維、等方性ピッチ系炭素繊維等の炭素繊維を用いることができる。また炭素繊維として、
カーボンナノファイバーやカーボンナノチューブなどを用いることができる。カーボンナ
ノチューブは、例えば気相成長法などで作製することができる。また、導電助剤として、
例えばカーボンブラック（アセチレンブラック（ＡＢ）など）、グラファイト（黒鉛）粒
子、グラフェン、フラーレンなどの炭素材料を用いることができる。また、例えば、銅、
ニッケル、アルミニウム、銀、金などの金属粉末や金属繊維、導電性セラミックス材料等
を用いることができる。
As the conductive auxiliary agent, for example, natural graphite, artificial graphite such as mesocarbon microbeads, carbon fiber and the like can be used. As the carbon fiber, for example, carbon fiber such as mesophase pitch type carbon fiber and isotropic pitch type carbon fiber can be used. Also as carbon fiber
Carbon nanofibers, carbon nanotubes, and the like can be used. The carbon nanotubes can be produced, for example, by a vapor phase growth method. Also, as a conductive aid,
For example, carbon materials such as carbon black (acetylene black (AB) and the like), graphite particles, graphene, fullerenes and the like can be used. Also, for example, copper,
Metal powders such as nickel, aluminum, silver, and gold, metal fibers, conductive ceramic materials, and the like can be used.
導電助剤としてグラフェン化合物を用いてもよい。 A graphene compound may be used as the conductive auxiliary agent.
グラフェン化合物は、高い導電性を有するという優れた電気特性と、高い柔軟性および
高い機械的強度を有するという優れた物理特性と、を有する場合がある。また、グラフェ
ン化合物は平面的な形状を有する。グラフェン化合物は、接触抵抗の低い面接触を可能と
する。また、薄くても導電性が非常に高い場合があり、少ない量で効率よく活物質層内で
導電パスを形成することができる。そのため、グラフェン化合物を導電助剤として用いる
ことにより、活物質と導電助剤との接触面積を増大させることができるため好ましい。ま
た、電気的な抵抗を減少できる場合があるため好ましい。ここでグラフェン化合物として
例えば、グラフェンまたはマルチグラフェンまたはＲＧＯを用いることが特に好ましい。
Graphene compounds may have excellent electrical properties such as high conductivity and good physical properties such as high flexibility and high mechanical strength. In addition, the graphene compound has a planar shape. Graphene compounds enable surface contact with low contact resistance. Further, even if it is thin, the conductivity may be very high, and a conductive path can be efficiently formed in the active material layer with a small amount. Therefore, it is preferable to use the graphene compound as the conductive auxiliary agent because the contact area between the active material and the conductive auxiliary agent can be increased. It is also preferable because it may be possible to reduce the electrical resistance. Here, it is particularly preferable to use, for example, graphene or multigraphene or RGO as the graphene compound.
粒径の小さい活物質、例えば１μｍ以下の活物質を用いる場合には、活物質の比表面積
が大きく、活物質同士を繋ぐ導電パスがより多く必要となる。このような場合には、少な
い量でも効率よく導電パスを形成することができるグラフェン化合物を用いることが、特
に好ましい。
When an active material having a small particle size, for example, an active material having a particle size of 1 μm or less is used, the specific surface area of the active material is large, and more conductive paths connecting the active materials are required. In such a case, it is particularly preferable to use a graphene compound that can efficiently form a conductive path even in a small amount.
以下では一例として、活物質層に、導電助剤としてグラフェン化合物を用いる場合の断
面構成例を説明する。
In the following, as an example, a cross-sectional configuration example in which a graphene compound is used as a conductive auxiliary agent in the active material layer will be described.
図３０（Ａ）に、活物質層１０２の縦断面図を示す。活物質層１０２は、粒状の活物質
１０３と、導電助剤としてのグラフェン化合物３２１と、結着剤１０４と、を含む。ここ
で、グラフェン化合物３２１として例えばグラフェンまたはマルチグラフェンを用いれば
よい。ここで、グラフェン化合物３２１はシート状の形状を有することが好ましい。また
、グラフェン化合物３２１は、複数のマルチグラフェン、または／および複数のグラフェ
ンが部分的に重なりシート状となっていてもよい。
FIG. 30A shows a vertical cross-sectional view of the
活物質層１０２の縦断面においては、図３０（Ａ）に示すように、活物質層１０２の内
部において概略均一にシート状のグラフェン化合物３２１が分散する。図３０（Ａ）にお
いてはグラフェン化合物３２１を模式的に太線で表しているが、実際には炭素分子の単層
又は多層の厚みを有する薄膜である。複数のグラフェン化合物３２１は、複数の粒状の活
物質１０３を包むように、覆うように、あるいは複数の粒状の活物質１０３の表面上に張
り付くように形成されているため、互いに面接触している。
In the vertical cross section of the
ここで、複数のグラフェン化合物同士が結合することにより、網目状のグラフェン化合
物シート（以下グラフェン化合物ネットまたはグラフェンネットと呼ぶ）を形成すること
ができる。活物質をグラフェンネットが被覆する場合に、グラフェンネットは活物質同士
を結合するバインダーとしても機能することができる。よって、バインダーの量を少なく
することができる、又は使用しないことができるため、電極体積や電極重量に占める活物
質の比率を向上させることができる。すなわち、蓄電装置の容量を増加させることができ
る。
Here, a network-like graphene compound sheet (hereinafter referred to as graphene compound net or graphene net) can be formed by binding a plurality of graphene compounds to each other. When the active material is coated with graphene net, the graphene net can also function as a binder for binding the active materials to each other. Therefore, since the amount of the binder can be reduced or not used, the ratio of the active material to the electrode volume and the electrode weight can be improved. That is, the capacity of the power storage device can be increased.
ここで、グラフェン化合物３２１として酸化グラフェンを用い、活物質と混合して活物
質層１０２となる層を形成後、還元することが好ましい。グラフェン化合物３２１の形成
に、極性溶媒中での分散性が極めて高い酸化グラフェンを用いることにより、グラフェン
化合物３２１を活物質層１０２の内部において概略均一に分散させることができる。均一
に分散した酸化グラフェンを含有する分散媒から溶媒を揮発除去し、酸化グラフェンを還
元するため、活物質層１０２に残留するグラフェン化合物３２１は部分的に重なり合い、
互いに面接触する程度に分散していることで三次元的な導電パスを形成することができる
。なお、酸化グラフェンの還元は、例えば熱処理により行ってもよいし、還元剤を用いて
行ってもよい。
Here, it is preferable to use graphene oxide as the
A three-dimensional conductive path can be formed by being dispersed to such an extent that they come into surface contact with each other. The graphene oxide may be reduced, for example, by heat treatment or by using a reducing agent.
従って、活物質と点接触するアセチレンブラック等の粒状の導電助剤と異なり、グラフ
ェン化合物３２１は接触抵抗の低い面接触を可能とするものであるから、通常の導電助剤
よりも少量で粒状の活物質１０３とグラフェン化合物３２１との電気伝導性を向上させる
事ができる。よって、活物質１０３の活物質層１０２における比率を増加させることがで
きる。これにより、蓄電装置の放電容量を増加させることができる。
Therefore, unlike granular conductive auxiliaries such as acetylene black that make point contact with the active material,
図３０（Ｂ）は、図３０（Ａ）の一点鎖線で囲まれる領域の拡大図を示す。結着剤１０
４は、活物質１０３の表面に層状に存在してもよい。グラフェン化合物３２１は、結着剤
１０４の表面に接する領域を有することが好ましい。結着剤１０４は例えば、活物質１０
３と、グラフェン化合物３２１との間に位置する。また好ましくは、活物質１０３上に結
着剤１０４が設けられ、さらに結着剤１０４上にグラフェン化合物３２１が設けられる。
FIG. 30B shows an enlarged view of the region surrounded by the alternate long and short dash line in FIG. 30A.
4 may exist in a layer on the surface of the
It is located between 3 and the
＜集電体＞
集電体には、ステンレス、金、白金、アルミニウム、チタン等の金属、及びこれらの合
金など、導電性が高い材料をもちいることができる。また集電体を正極に用いる場合には
、正極の電位で溶出しないことが好ましい。また集電体を負極に用いる場合には、リチウ
ム等のキャリアイオンと合金化しないことが好ましい。また、シリコン、チタン、ネオジ
ム、スカンジウム、モリブデンなどの耐熱性を向上させる元素が添加されたアルミニウム
合金を用いることができる。また、シリコンと反応してシリサイドを形成する金属元素で
形成してもよい。シリコンと反応してシリサイドを形成する金属元素としては、ジルコニ
ウム、チタン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タン
グステン、コバルト、ニッケル等がある。集電体は、箔状、板状（シート状）、網状、パ
ンチングメタル状、エキスパンドメタル状等の形状を適宜用いることができる。集電体は
、厚みが５μｍ以上３０μｍ以下のものを用いるとよい。
<Current collector>
Highly conductive materials such as metals such as stainless steel, gold, platinum, aluminum, and titanium, and alloys thereof can be used for the current collector. When the current collector is used for the positive electrode, it is preferable that the current collector does not elute at the potential of the positive electrode. When the current collector is used as the negative electrode, it is preferable not to alloy it with carrier ions such as lithium. Further, an aluminum alloy to which an element for improving heat resistance such as silicon, titanium, neodymium, scandium, and molybdenum is added can be used. Further, it may be formed of a metal element that reacts with silicon to form silicide. Metallic elements that react with silicon to form silicide include zirconium, titanium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten, cobalt, nickel and the like. As the current collector, a foil-like shape, a plate-like shape (sheet-like shape), a net-like shape, a punching metal-like shape, an expanded metal-like shape, or the like can be appropriately used. It is preferable to use a current collector having a thickness of 5 μm or more and 30 μm or less.
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in combination with other embodiments as appropriate.
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の一態様の蓄電装置の使用例について図３１乃至図３５を用
いて説明する。
(Embodiment 4)
In the present embodiment, an example of using the power storage device according to one aspect of the present invention will be described with reference to FIGS. 31 to 35.
本発明の一態様の蓄電装置は、例えば、電子機器や照明装置に用いることができる。本
発明の一態様の蓄電装置は、充放電特性に優れる。したがって、電子機器や照明装置を、
一度の充電で長時間使用することができる。また、充放電サイクルに伴う容量の減少が抑
制されているため、充電を繰り返しても、使用可能な時間が短くなりにくい。また、本発
明の一態様の蓄電装置は、高温環境を含む、広い温度範囲で、優れた充放電特性を示し、
長期信頼性や安全性が高いため、電子機器や照明装置の安全性や信頼性を高めることがで
きる。
The power storage device of one aspect of the present invention can be used, for example, in an electronic device or a lighting device. The power storage device of one aspect of the present invention is excellent in charge / discharge characteristics. Therefore, electronic devices and lighting devices,
It can be used for a long time with one charge. Further, since the decrease in capacity due to the charge / discharge cycle is suppressed, the usable time is unlikely to be shortened even if charging is repeated. Further, the power storage device according to one aspect of the present invention exhibits excellent charge / discharge characteristics in a wide temperature range including a high temperature environment.
Since it has high long-term reliability and safety, it is possible to improve the safety and reliability of electronic devices and lighting devices.
電子機器としては、例えば、テレビジョン装置（テレビ、又はテレビジョン受信機とも
いう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタ
ルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、
携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。
Examples of electronic devices include television devices (also referred to as televisions or television receivers), monitors for computers, digital cameras, digital video cameras, digital photo frames, and mobile phones (also referred to as mobile phones and mobile phone devices). ), Portable game machine,
Examples include mobile information terminals, sound reproduction devices, and large game machines such as pachinko machines.
本発明の一態様の蓄電装置は可撓性を有するため、当該蓄電装置自体、又は、当該蓄電
装置を用いた電子機器もしくは照明装置を、家屋やビルの内壁もしくは外壁、又は、自動
車の内装もしくは外装の曲面に沿って組み込むことも可能である。
Since the power storage device of one aspect of the present invention has flexibility, the power storage device itself, or an electronic device or a lighting device using the power storage device, can be used as an inner wall or an outer wall of a house or a building, or an interior of an automobile. It is also possible to incorporate it along the curved surface of the exterior.
図３１（Ａ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機７４００は、筐体７４０
１に組み込まれた表示部７４０２の他、操作ボタン７４０３、外部接続ポート７４０４、
スピーカ７４０５、マイク７４０６などを備えている。なお、携帯電話機７４００は、蓄
電装置７４０７を有している。
FIG. 31A shows an example of a mobile phone. The
In addition to the
It is equipped with a
図３１（Ｂ）は、携帯電話機７４００を湾曲させた状態を示している。携帯電話機７４
００を外部の力により変形させて全体を湾曲させると、その内部に設けられている蓄電装
置７４０７も湾曲する。蓄電装置７４０７は薄型の蓄電池である。蓄電装置７４０７は曲
げられた状態で固定されている。湾曲した状態の蓄電装置７４０７を図３１（Ｃ）に示す
。
FIG. 31B shows a state in which the
When 00 is deformed by an external force to bend the whole, the
図３１（Ｄ）は、バングル型の表示装置の一例を示している。携帯表示装置７１００は
、筐体７１０１、表示部７１０２、操作ボタン７１０３、及び蓄電装置７１０４を備える
。図３１（Ｅ）に曲げられた蓄電装置７１０４の状態を示す。
FIG. 31 (D) shows an example of a bangle type display device. The
図３１（Ｆ）は、腕時計型の携帯情報端末の一例を示している。携帯情報端末７２００
は、筐体７２０１、表示部７２０２、バンド７２０３、バックル７２０４、操作ボタン７
２０５、入出力端子７２０６などを備える。
FIG. 31 (F) shows an example of a wristwatch-type personal digital assistant.
Has a
It is equipped with 205, an input /
携帯情報端末７２００は、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、イン
ターネット通信、コンピュータゲームなどの種々のアプリケーションを実行することがで
きる。
The personal
表示部７２０２はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行う
ことができる。また、表示部７２０２はタッチセンサを備え、指やスタイラスなどで画面
に触れることで操作することができる。例えば、表示部７２０２に表示されたアイコン７
２０７に触れることで、アプリケーションを起動することができる。
The
You can start the application by touching 207.
操作ボタン７２０５は、時刻設定のほか、電源のオン、オフ動作、無線通信のオン、オ
フ動作、マナーモードの実行及び解除、省電力モードの実行及び解除など、様々な機能を
持たせることができる。例えば、携帯情報端末７２００に組み込まれたオペレーティング
システムにより、操作ボタン７２０５の機能を自由に設定することもできる。
In addition to setting the time, the
また、携帯情報端末７２００は、通信規格された近距離無線通信を実行することが可能
である。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリー
で通話することもできる。
Further, the
また、携帯情報端末７２００は入出力端子７２０６を備え、他の情報端末とコネクター
を介して直接データのやりとりを行うことができる。また入出力端子７２０６を介して充
電を行うこともできる。なお、充電動作は入出力端子７２０６を介さずに無線給電により
行ってもよい。
Further, the
携帯情報端末７２００の表示部７２０２には、本発明の一態様の蓄電装置を有している
。例えば、図３１（Ｅ）に示した蓄電装置７１０４を、筐体７２０１の内部に湾曲した状
態で、又はバンド７２０３の内部に湾曲可能な状態で組み込むことができる。
The
図３２（Ａ）は、手首装着型の活動量計の一例を示している。活動量計７２５０は、筐
体７２５１、バンド７２０３、バックル７２０４などを備える。また筐体７２５１の内部
に無線通信器、脈拍センサ、加速度センサ、温度センサなどを備える。活動量計７２５０
は、脈拍センサ、加速度センサにより装着者の脈拍推移、活動量などの情報を取得し、無
線通信器によって外部の携帯情報端末に該情報を送信する機能を有する。また、活動量計
７２５０は、装着者の消費カロリー、摂取カロリーを計測する機能、歩数を取得する機能
、睡眠状態を計測する機能などを有していてもよい。なお、活動量計７２５０が表示部を
有し、上記の機能により取得した情報を表示できるようにしてもよい。
FIG. 32A shows an example of a wrist-worn activity meter. The
Has a function of acquiring information such as a wearer's pulse transition and activity amount by a pulse sensor and an acceleration sensor, and transmitting the information to an external portable information terminal by a wireless communication device. Further, the
活動量計７２５０は、本発明の一態様の蓄電装置を有している。例えば、図３１（Ｅ）
に示した蓄電装置７１０４を、筐体７２５１の内部に湾曲した状態で、又はバンド７２０
３の内部に湾曲可能な状態で組み込むことができる。
The
The
It can be incorporated in a bendable state inside 3.
図３２（Ｂ）は、腕章型の表示装置の一例を示している。表示装置７３００は、表示部
７３０４を有し、本発明の一態様の蓄電装置を有している。また、表示装置７３００は、
表示部７３０４にタッチセンサを備えることもでき、また、携帯情報端末として機能させ
ることもできる。
FIG. 32B shows an example of an armband-shaped display device. The
The
表示部７３０４はその表示面が湾曲しており、湾曲した表示面に沿って表示を行うこと
ができる。また、表示装置７３００は、通信規格された近距離無線通信などにより、表示
状況を変更することができる。
The display surface of the
また、表示装置７３００は入出力端子を備え、他の情報端末とコネクターを介して直接
データのやりとりを行うことができる。また入出力端子を介して充電を行うこともできる
。なお、充電動作は入出力端子を介さずに無線給電により行ってもよい。
Further, the
図３２（Ｃ）は、メガネ型の表示装置の一例を示している。表示装置７３５０は、レン
ズ７３５１、フレーム７３５２などを有する。また、フレーム７３５２の内部またはフレ
ーム７３５２と接して、レンズ７３５１に画像または映像を投影する投影部（図示しない
）を有する。表示装置７３５０は、レンズ７３５１の全体に画像７３５１Ａを装着者が視
認できる向きに表示する機能を有する。または、レンズ７３５１の一部に画像７３５１Ｂ
を装着者が視認できる向きに表示する機能を有する。
FIG. 32C shows an example of a glasses-type display device. The
Has a function of displaying in a direction that the wearer can see.
表示装置７３５０は、本発明の一態様の蓄電装置を有している。図３２（Ｄ）に、フレ
ーム７３５２の先端部７３５５を拡大した図を示す。先端部７３５５はフッ素ゴム、シリ
コーンゴム等のゴム材料で形成できる。先端部７３５５の内部には本発明の一態様の蓄電
装置７３６０が埋め込まれ、正極リード７３６１および負極リード７３６２が先端部７３
５５から突出している。正極リード７３６１および負極リード７３６２は、フレーム７３
５２の内部に設けられ投影部等と接続される配線と電気的に接続される。なお、先端部７
３５５は蓄電装置７３６０とともに、実施の形態２で説明した一体形成によって作製する
ことができる。
The
It protrudes from 55. The
It is electrically connected to a wiring provided inside the 52 and connected to a projection unit or the like. The tip 7
The 355 can be manufactured together with the
先端部７３５５および蓄電装置７３６０は可撓性を有する。よって、表示装置７３５０
は使用者の頭部形状に合わせて密着するように装着できる。
The
Can be attached so as to fit the shape of the user's head.
図３３（Ａ）、（Ｂ）に、２つ折り可能なタブレット型端末の一例を示す。図３３（Ａ
）、（Ｂ）に示すタブレット型端末９６００は、一対の筐体９６３０、一対の筐体９６３
０を接続する可動部９６４０、表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂ、表示モード切り替
えスイッチ９６２６、電源スイッチ９６２７、省電力モード切り替えスイッチ９６２５、
留め具９６２９、操作スイッチ９６２８を有する。図３３（Ａ）は、タブレット型端末９
６００を開いた状態を示し、図３３（Ｂ）は、タブレット型端末９６００を閉じた状態を
示している。
33 (A) and 33 (B) show an example of a tablet terminal that can be folded in half. FIG. 33 (A
), The
It has a
A state in which the 600 is opened is shown, and FIG. 33 (B) shows a state in which the
また、タブレット型端末９６００は、筐体９６３０の内部に蓄電体９６３５を有する。
蓄電体９６３５は、可動部９６４０を通り、一方の筐体９６３０から他方の筐体９６３０
に渡って設けられている。
Further, the
The
It is provided over.
表示部９６３１ａは、一部をタッチパネルの領域９６３２ａとすることができ、表示さ
れた操作キー９６３８にふれることでデータ入力をすることができる。なお、表示部９６
３１ａにおいては、一例として半分の領域が表示のみの機能を有する構成、残りの半分の
領域がタッチパネルの機能を有する構成を示しているが該構成に限定されない。表示部９
６３１ａの全ての領域がタッチパネルの機能を有する構成としても良い。例えば、表示部
９６３１ａの全面にキーボードボタンを表示させてタッチパネルとし、表示部９６３１ｂ
を表示画面として用いることができる。
A part of the
In 31a, as an example, a configuration in which half of the area has a display-only function and the other half of the area has a touch panel function are shown, but the configuration is not limited to this.
All areas of 631a may be configured to have a touch panel function. For example, a keyboard button is displayed on the entire surface of the
Can be used as a display screen.
また、表示部９６３１ｂにおいても表示部９６３１ａと同様に、表示部９６３１ｂの一
部をタッチパネルの領域９６３２ｂとすることができる。また、タッチパネルのキーボー
ド表示切り替えボタン９６３９が表示されている位置に指やスタイラスなどでふれること
で表示部９６３１ｂにキーボードボタン表示することができる。
Further, in the
また、タッチパネルの領域９６３２ａとタッチパネルの領域９６３２ｂに対して同時に
タッチ入力することもできる。
Further, touch input can be simultaneously performed on the
また、表示モード切り替えスイッチ９６２６は、縦表示又は横表示などの表示の向きを
切り替え、白黒表示やカラー表示の切り替えなどを選択できる。省電力モード切り替えス
イッチ９６２５は、タブレット型端末９６００に内蔵している光センサで検出される使用
時の外光の光量に応じて表示の輝度を最適なものとすることができる。タブレット型端末
は光センサだけでなく、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサなどの他の検
出装置を内蔵させてもよい。
Further, the display
また、図３３（Ａ）では表示部９６３１ａと表示部９６３１ｂの表示面積が同じ例を示
しているが特に限定されず、一方の表示部のサイズと他方の表示部のサイズが異なってい
てもよく、表示の品質も異なっていてもよい。例えば一方が他方よりも高精細な表示を行
える表示パネルとしてもよい。
Further, FIG. 33A shows an example in which the display areas of the
図３３（Ｂ）は、閉じた状態であり、タブレット型端末は、筐体９６３０、太陽電池９
６３３、ＤＣＤＣコンバータ９６３６を含む充放電制御回路９６３４を有する。また、蓄
電体９６３５として、本発明の一態様の蓄電装置を用いる。
FIG. 33 (B) shows a closed state, and the tablet-type terminal has a
It has a charge /
なお、タブレット型端末９６００は２つ折り可能なため、未使用時に一対の筐体９６３
０を重ね合せるように折りたたむことができる。折りたたむことにより、表示部９６３１
ａ、表示部９６３１ｂを保護できるため、タブレット型端末９６００の耐久性を高めるこ
とができる。また、本発明の一態様の蓄電装置を用いた蓄電体９６３５は可撓性を有し、
曲げ伸ばしを繰り返しても充放電容量が低下しにくい。よって、信頼性の優れたタブレッ
ト型端末を提供できる。
Since the
It can be folded so that 0s overlap. By folding, the display unit 9631
Since the
The charge / discharge capacity does not easily decrease even after repeated bending and stretching. Therefore, it is possible to provide a highly reliable tablet terminal.
また、この他にも図３３（Ａ）、（Ｂ）に示したタブレット型端末は、様々な情報（静
止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、カレンダー、日付又は時刻な
どを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報をタッチ入力操作又は編集するタッチ
入力機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、等を有する
ことができる。
In addition to this, the tablet-type terminal shown in FIGS. 33 (A) and 33 (B) has a function of displaying various information (still images, moving images, text images, etc.) on the display unit, a calendar, a date, a time, and the like. Can have a function of displaying the information on the display unit, a touch input function of performing a touch input operation or editing the information displayed on the display unit, a function of controlling processing by various software (programs), and the like.
タブレット型端末の表面に装着された太陽電池９６３３によって、電力をタッチパネル
、表示部、又は映像信号処理部等に供給することができる。なお、太陽電池９６３３は、
筐体９６３０の片面又は両面に設けることができ、蓄電体９６３５の充電を効率的に行う
構成とすることができるため好適である。なお、蓄電体９６３５としては、リチウムイオ
ン電池を用いると、小型化を図れる等の利点がある。
The
It is suitable because it can be provided on one side or both sides of the
また、図３３（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３４の構成及び動作について、図３３（
Ｃ）にブロック図を示し説明する。図３３（Ｃ）には、太陽電池９６３３、蓄電体９６３
５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３、表
示部９６３１について示しており、蓄電体９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６、コン
バータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３が、図３３（Ｂ）に示す充放電制御回路９６
３４に対応する箇所となる。
Further, the configuration and operation of the charge /
A block diagram will be shown and described in C). In FIG. 33 (C), the
5. The
This is the part corresponding to 34.
まず、外光により太陽電池９６３３により発電がされる場合の動作の例について説明す
る。太陽電池で発電した電力は、蓄電体９６３５を充電するための電圧となるようＤＣＤ
Ｃコンバータ９６３６で昇圧又は降圧がなされる。そして、表示部９６３１の動作に太陽
電池９６３３からの電力が用いられる際にはスイッチＳＷ１をオンにし、コンバータ９６
３７で表示部９６３１に必要な電圧に昇圧又は降圧をすることとなる。また、表示部９６
３１での表示を行わない際には、スイッチＳＷ１をオフにし、スイッチＳＷ２をオンにし
て蓄電体９６３５の充電を行う構成とすればよい。
First, an example of operation when power is generated by the
Step-up or step-down is performed by the
At 37, the voltage required for the display unit 9631 is stepped up or down. In addition, the display unit 96
When the display by 31 is not performed, the switch SW1 may be turned off and the switch SW2 may be turned on to charge the
なお、太陽電池９６３３については、発電手段の一例として示したが、特に限定されず
、圧電素子（ピエゾ素子）や熱電変換素子（ペルティエ素子）などの他の発電手段による
蓄電体９６３５の充電を行う構成であってもよい。例えば、無線（非接触）で電力を送受
信して充電する無接点電力伝送モジュールや、また他の充電手段を組み合わせて行う構成
としてもよい。
Although the
図３４に、他の電子機器の例を示す。図３４において、表示装置８０００は、本発明の
一態様に係る蓄電装置８００４を用いた電子機器の一例である。具体的に、表示装置８０
００は、ＴＶ放送受信用の表示装置に相当し、筐体８００１、表示部８００２、スピーカ
部８００３、蓄電装置８００４等を有する。本発明の一態様に係る蓄電装置８００４は、
筐体８００１の内部に設けられている。表示装置８０００は、商用電源から電力の供給を
受けることもできるし、蓄電装置８００４に蓄積された電力を用いることもできる。よっ
て、停電などにより商用電源から電力の供給が受けられない時でも、本発明の一態様に係
る蓄電装置８００４を無停電電源として用いることで、表示装置８０００の利用が可能と
なる。
FIG. 34 shows an example of another electronic device. In FIG. 34, the
It is provided inside the
表示部８００２には、液晶表示装置、有機ＥＬ素子などの発光素子を各画素に備えた発
光装置、電気泳動表示装置、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖ
ｉｃｅ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ
Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）などの、半導体表示装置を用いることができる。
The
ice), PDP (Plasma Display Panel), FED (Field)
A semiconductor display device such as an Emission Display) can be used.
なお、表示装置には、ＴＶ放送受信用の他、パーソナルコンピュータ用、広告表示用な
ど、全ての情報表示用表示装置が含まれる。
The display device includes all information display devices such as those for receiving TV broadcasts, those for personal computers, and those for displaying advertisements.
図３４において、据え付け型の照明装置８１００は、本発明の一態様に係る蓄電装置８
１０３を用いた電子機器の一例である。具体的に、照明装置８１００は、筐体８１０１、
光源８１０２、蓄電装置８１０３等を有する。図３４では、蓄電装置８１０３が、筐体８
１０１及び光源８１０２が据え付けられた天井８１０４の内部に設けられている場合を例
示しているが、蓄電装置８１０３は、筐体８１０１の内部に設けられていても良い。照明
装置８１００は、商用電源から電力の供給を受けることもできるし、蓄電装置８１０３に
蓄積された電力を用いることもできる。よって、停電などにより商用電源から電力の供給
が受けられない時でも、本発明の一態様に係る蓄電装置８１０３を無停電電源として用い
ることで、照明装置８１００の利用が可能となる。
In FIG. 34, the
This is an example of an electronic device using 103. Specifically, the
It has a
Although the case where the 101 and the
なお、図３４では天井８１０４に設けられた据え付け型の照明装置８１００を例示して
いるが、本発明の一態様に係る蓄電装置は、天井８１０４以外、例えば側壁８１０５、床
８１０６、窓８１０７等に設けられた据え付け型の照明装置に用いることもできるし、卓
上型の照明装置などに用いることもできる。
Although FIG. 34 illustrates the
また、光源８１０２には、電力を利用して人工的に光を得る人工光源を用いることがで
きる。具体的には、白熱電球、蛍光灯などの放電ランプ、ＬＥＤや有機ＥＬ素子などの発
光素子が、上記人工光源の一例として挙げられる。
Further, as the
図３４において、室内機８２００及び室外機８２０４を有するエアコンディショナーは
、本発明の一態様に係る蓄電装置８２０３を用いた電子機器の一例である。具体的に、室
内機８２００は、筐体８２０１、送風口８２０２、蓄電装置８２０３等を有する。図３４
では、蓄電装置８２０３が、室内機８２００に設けられている場合を例示しているが、蓄
電装置８２０３は室外機８２０４に設けられていても良い。或いは、室内機８２００と室
外機８２０４の両方に、蓄電装置８２０３が設けられていても良い。エアコンディショナ
ーは、商用電源から電力の供給を受けることもできるし、蓄電装置８２０３に蓄積された
電力を用いることもできる。特に、室内機８２００と室外機８２０４の両方に蓄電装置８
２０３が設けられている場合、停電などにより商用電源から電力の供給が受けられない時
でも、本発明の一態様に係る蓄電装置８２０３を無停電電源として用いることで、エアコ
ンディショナーの利用が可能となる。
In FIG. 34, the air conditioner having the
Although the case where the
When 203 is provided, the air conditioner can be used by using the
なお、図３４では、室内機と室外機で構成されるセパレート型のエアコンディショナー
を例示しているが、室内機の機能と室外機の機能とを１つの筐体に有する一体型のエアコ
ンディショナーに、本発明の一態様に係る蓄電装置を用いることもできる。
Although FIG. 34 illustrates a separate type air conditioner composed of an indoor unit and an outdoor unit, the integrated air conditioner having the functions of the indoor unit and the outdoor unit in one housing is used. , The power storage device according to one aspect of the present invention can also be used.
図３４において、電気冷凍冷蔵庫８３００は、本発明の一態様に係る蓄電装置８３０４
を用いた電子機器の一例である。具体的に、電気冷凍冷蔵庫８３００は、筐体８３０１、
冷蔵室用扉８３０２、冷凍室用扉８３０３、蓄電装置８３０４等を有する。図３４では、
蓄電装置８３０４が、筐体８３０１の内部に設けられている。電気冷凍冷蔵庫８３００は
、商用電源から電力の供給を受けることもできるし、蓄電装置８３０４に蓄積された電力
を用いることもできる。よって、停電などにより商用電源から電力の供給が受けられない
時でも、本発明の一態様に係る蓄電装置８３０４を無停電電源として用いることで、電気
冷凍冷蔵庫８３００の利用が可能となる。
In FIG. 34, the electric refrigerator /
This is an example of an electronic device using. Specifically, the electric refrigerator /
It has a
The
なお、電子レンジ等の高周波加熱装置、電気炊飯器などの電子機器は、短時間で高い電
力を必要とする。よって、商用電源では賄いきれない電力を補助するための補助電源とし
て、本発明の一態様に係る蓄電装置を用いることで、電子機器の使用時に商用電源のブレ
ーカーが落ちるのを防ぐことができる。
High-frequency heating devices such as microwave ovens and electronic devices such as electric rice cookers require high electric power in a short time. Therefore, by using the power storage device according to one aspect of the present invention as an auxiliary power source for assisting the electric power that cannot be covered by the commercial power source, it is possible to prevent the breaker of the commercial power source from being turned off when the electronic device is used.
また、電子機器が使用されない時間帯、特に、商用電源の供給元が供給可能な総電力量
のうち、実際に使用される電力量の割合（電力使用率と呼ぶ）が低い時間帯において、蓄
電装置に電力を蓄えておくことで、上記時間帯以外において電力使用率が高まるのを抑え
ることができる。例えば、電気冷凍冷蔵庫８３００の場合、気温が低く、冷蔵室用扉８３
０２、冷凍室用扉８３０３の開閉が行われない夜間において、蓄電装置８３０４に電力を
蓄える。そして、気温が高くなり、冷蔵室用扉８３０２、冷凍室用扉８３０３の開閉が行
われる昼間において、蓄電装置８３０４を補助電源として用いることで、昼間の電力使用
率を低く抑えることができる。
In addition, power storage is performed during times when electronic devices are not used, especially when the ratio of the amount of power actually used (called the power usage rate) to the total amount of power that can be supplied by the supply source of commercial power is low. By storing electric power in the device, it is possible to suppress an increase in the electric power usage rate outside the above time zone. For example, in the case of the electric refrigerator /
02, Electric power is stored in the
また、本発明の一態様の蓄電装置は、車両に搭載することもできる。 Further, the power storage device according to one aspect of the present invention can also be mounted on a vehicle.
蓄電装置を車両に搭載すると、ハイブリッド車（ＨＥＶ）、電気自動車（ＥＶ）、又は
プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）等の次世代クリーンエネルギー自動車を実現でき
る。
When a power storage device is mounted on a vehicle, a next-generation clean energy vehicle such as a hybrid electric vehicle (HEV), an electric vehicle (EV), or a plug-in hybrid vehicle (PHEV) can be realized.
図３５（Ａ）、（Ｂ）に、本発明の一態様の蓄電装置を用いた車両を例示する。図３５
（Ａ）に示す自動車８４００は、走行のための動力源として電気モーターを用いる電気自
動車である。または、走行のための動力源として電気モーターとエンジンを適宜選択して
用いることが可能なハイブリッド自動車である。本発明の一態様を用いることで、航続距
離の長い車両を実現することができる。また、自動車８４００は蓄電装置を有する。蓄電
装置は電気モーターを駆動するだけでなく、ヘッドライト８４０１やルームライト（図示
せず）などの発光装置に電力を供給することができる。
35 (A) and 35 (B) exemplify a vehicle using the power storage device of one aspect of the present invention. FIG. 35
The
また、蓄電装置は、自動車８４００が有するスピードメーター、タコメーターなどの表
示装置に電力を供給することができる。また、蓄電装置は、自動車８４００が有するナビ
ゲーションシステムなどの半導体装置に電力を供給することができる。
Further, the power storage device can supply electric power to display devices such as a speedometer and a tachometer included in the
図３５（Ｂ）に示す自動車８５００は、自動車８５００が有する蓄電装置にプラグイン
方式や非接触給電方式等により外部の充電設備から電力供給を受けて、充電することがで
きる。図３５（Ｂ）に、地上設置型の充電装置８０２１から自動車８５００に搭載された
蓄電装置８０２４に、ケーブル８０２２を介して充電を行っている状態を示す。充電に際
しては、充電方法やコネクターの規格等はＣＨＡｄｅＭＯ（登録商標）やコンボ等の所定
の方式で適宜行えばよい。充電装置８０２１は、商用施設に設けられた充電ステーション
でもよく、また家庭の電源であってもよい。例えば、プラグイン技術によって、外部から
の電力供給により自動車８５００に搭載された蓄電装置８０２４を充電することができる
。充電は、ＡＣＤＣコンバータ等の変換装置を介して、交流電力を直流電力に変換して行
うことができる。
The
また、図示しないが、受電装置を車両に搭載し、地上の送電装置から電力を非接触で供
給して充電することもできる。この非接触給電方式の場合には、道路や外壁に送電装置を
組み込むことで、停車中に限らず走行中に充電を行うこともできる。また、この非接触給
電の方式を利用して、車両同士で電力の送受信を行ってもよい。さらに、車両の外装部に
太陽電池を設け、停車時や走行時に蓄電装置の充電を行ってもよい。このような非接触で
の電力の供給には、電磁誘導方式や磁界共鳴方式を用いることができる。
Further, although not shown, it is also possible to mount a power receiving device on a vehicle and supply electric power from a ground power transmission device in a non-contact manner to charge the vehicle. In the case of this non-contact power supply system, by incorporating a power transmission device on the road or the outer wall, it is possible to charge the battery not only while the vehicle is stopped but also while the vehicle is running. Further, the non-contact power feeding method may be used to transmit and receive electric power between vehicles. Further, a solar cell may be provided on the exterior portion of the vehicle to charge the power storage device when the vehicle is stopped or running. An electromagnetic induction method or a magnetic field resonance method can be used for such non-contact power supply.
本発明の一態様によれば、蓄電装置のサイクル特性が良好となり、信頼性を向上させる
ことができる。また、本発明の一態様によれば、蓄電装置の特性を向上することができ、
よって、蓄電装置自体を小型軽量化することができる。蓄電装置自体を小型軽量化できれ
ば、車両の軽量化に寄与するため、航続距離を向上させることができる。また、車両に搭
載した蓄電装置を車両以外の電力供給源として用いることもできる。この場合、電力需要
のピーク時に商用電源を用いることを回避することができる。
According to one aspect of the present invention, the cycle characteristics of the power storage device are improved, and the reliability can be improved. Further, according to one aspect of the present invention, the characteristics of the power storage device can be improved.
Therefore, the power storage device itself can be made smaller and lighter. If the power storage device itself can be made smaller and lighter, it will contribute to the weight reduction of the vehicle, and thus the cruising range can be improved. Further, the power storage device mounted on the vehicle can also be used as a power supply source other than the vehicle. In this case, it is possible to avoid using a commercial power source at the peak of power demand.
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。 This embodiment can be appropriately combined with other embodiments.
（実施の形態５）
上記実施の形態で説明した材料を含む電池セルと組み合わせて用いることができる電池
制御ユニット（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ：ＢＭＵ）、及び該電
池制御ユニットを構成する回路に適したトランジスタについて、図３６乃至図４２を参照
して説明する。本実施の形態では、特に直列に接続された電池セルを有する蓄電装置の電
池制御ユニットについて説明する。
(Embodiment 5)
36 to 42 show a battery control unit (Battery Management Unit: BMU) that can be used in combination with a battery cell containing the material described in the above embodiment, and transistors suitable for the circuit constituting the battery control unit. Will be described with reference to. In this embodiment, a battery control unit of a power storage device having battery cells connected in series will be described in particular.
直列に接続された複数の電池セルに対して充放電を繰り返していくと、各電池セル間に
おける、充放電特性のばらつきにより、各電池セルの容量（出力電圧）が異なってくる。
直列に接続された複数の電池セルでは、全体の放電時の容量が、容量の小さい電池セルに
依存する。各電池セルの容量にばらつきがあると放電時の全体の容量が小さくなる。また
、容量が小さい電池セルの電圧を基準にして充電を行うと、充電不足となる虞がある。ま
た、容量の大きい電池セルの電圧を基準にして充電を行うと、過充電となる虞がある。
When charging and discharging are repeated for a plurality of battery cells connected in series, the capacity (output voltage) of each battery cell differs due to variations in charging and discharging characteristics among the battery cells.
In a plurality of battery cells connected in series, the total discharge capacity depends on the battery cell having a small capacity. If the capacity of each battery cell varies, the total capacity at the time of discharge becomes small. Further, if charging is performed based on the voltage of a battery cell having a small capacity, there is a risk of insufficient charging. Further, if charging is performed based on the voltage of a battery cell having a large capacity, there is a risk of overcharging.
そのため、直列に接続された電池セルを有する蓄電装置の電池制御ユニットは、充電不
足や、過充電の原因となる、電池セル間の容量のばらつきを揃える機能を有する。電池セ
ル間の容量のばらつきを揃える回路構成には、抵抗方式、キャパシタ方式、あるいはイン
ダクタ方式等あるが、ここではオフ電流の小さいトランジスタを利用して容量のばらつき
を揃えることのできる回路構成を一例として挙げて説明する。
Therefore, the battery control unit of the power storage device having the battery cells connected in series has a function of aligning the capacity variation between the battery cells, which causes insufficient charging and overcharging. There are a resistance method, a capacitor method, an inductor method, etc. as a circuit configuration for equalizing the capacity variation between battery cells, but here, an example is a circuit configuration in which a transistor having a small off-current can be used to equalize the capacitance variation. It will be explained as.
オフ電流の小さいトランジスタとしては、チャネル形成領域に酸化物半導体を有するト
ランジスタ（ＯＳトランジスタ）が好ましい。オフ電流の小さいＯＳトランジスタを蓄電
装置の電池制御ユニットの回路構成に用いることで、電池から漏洩する電荷量を減らし、
時間の経過による容量の低下を抑制することができる。
As the transistor having a small off-current, a transistor (OS transistor) having an oxide semiconductor in the channel forming region is preferable. By using an OS transistor with a small off-current in the circuit configuration of the battery control unit of the power storage device, the amount of charge leaked from the battery can be reduced.
It is possible to suppress a decrease in capacity over time.
チャネル形成領域に用いる酸化物半導体は、Ｉｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物（Ｍは、Ｇａ、Ｓｎ
、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、またはＮｄ）を用いる。酸化物半導体膜を成膜するために用い
るターゲットにおいて、金属元素の原子数比をＩｎ：Ｍ：Ｚｎ＝ｘ１：ｙ１：ｚ１とする
と、ｘ１／ｙ１は、１／３以上６以下、さらには１以上６以下であって、ｚ１／ｙ１は、
１／３以上６以下、さらには１以上６以下であることが好ましい。なお、ｚ１／ｙ１を１
以上６以下とすることで、酸化物半導体膜としてＣＡＡＣ－ＯＳ膜が形成されやすくなる
。
The oxide semiconductor used for the channel formation region is In—M—Zn oxide (M is Ga, Sn.
, Y, Zr, La, Ce, or Nd). In the target used for forming an oxide semiconductor film, if the atomic number ratio of the metal element is In: M: Zn = x 1 : y 1 : z 1 , x 1 / y 1 is 1/3 or more 6 Hereinafter, further, it is 1 or more and 6 or less, and z 1 / y 1 is
It is preferably 1/3 or more and 6 or less, and more preferably 1 or more and 6 or less. In addition, z 1 / y 1 is 1
By setting the content to 6 or less, a CAAC-OS film can be easily formed as an oxide semiconductor film.
ここで、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜について説明する。 Here, the CAAC-OS film will be described.
ＣＡＡＣ－ＯＳ膜は、ｃ軸配向した複数の結晶部を有する酸化物半導体膜の一つである
。
The CAAC-OS film is one of the oxide semiconductor films having a plurality of c-axis oriented crystal portions.
透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒ
ｏｓｃｏｐｅ）によって、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜の明視野像および回折パターンの複合解析像
（高分解能ＴＥＭ像ともいう。）を観察することで複数の結晶部を確認することができる
。一方、高分解能ＴＥＭ像によっても明確な結晶部同士の境界、即ち結晶粒界（グレイン
バウンダリーともいう。）を確認することができない。そのため、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜は、
結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。
Transmission electron microscope (TEM)
By oscope), a plurality of crystal portions can be confirmed by observing a bright-field image of the CAAC-OS film and a composite analysis image (also referred to as a high-resolution TEM image) of the diffraction pattern. On the other hand, even with a high-resolution TEM image, a clear boundary between crystal portions, that is, a crystal grain boundary (also referred to as a grain boundary) cannot be confirmed. Therefore, the CAAC-OS film is
It can be said that the decrease in electron mobility due to the grain boundaries is unlikely to occur.
試料面と略平行な方向から、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜の断面の高分解能ＴＥＭ像を観察すると
、結晶部において、金属原子が層状に配列していることを確認できる。金属原子の各層は
、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜の膜を形成する面（被形成面ともいう。）または上面の凹凸を反映し
た形状であり、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜の被形成面または上面と平行に配列する。
By observing the high-resolution TEM image of the cross section of the CAAC-OS film from a direction substantially parallel to the sample surface, it can be confirmed that the metal atoms are arranged in layers in the crystal portion. Each layer of the metal atom has a shape that reflects the unevenness of the surface (also referred to as the formed surface) or the upper surface of the CAAC-OS film, and is arranged in parallel with the formed surface or the upper surface of the CAAC-OS film. ..
一方、試料面と略垂直な方向から、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜の平面の高分解能ＴＥＭ像を観察
すると、結晶部において、金属原子が三角形状または六角形状に配列していることを確認
できる。しかしながら、異なる結晶部間で、金属原子の配列に規則性は見られない。
On the other hand, when a high-resolution TEM image of the plane of the CAAC-OS film is observed from a direction substantially perpendicular to the sample surface, it can be confirmed that the metal atoms are arranged in a triangular or hexagonal shape in the crystal portion. However, there is no regularity in the arrangement of metal atoms between different crystal parts.
ＣＡＡＣ－ＯＳ膜に対し、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ－Ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）
装置を用いて構造解析を行うと、例えばＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を有するＣＡＡＣ－ＯＳ
膜のｏｕｔ－ｏｆ－ｐｌａｎｅ法による解析では、回折角（２θ）が３１°近傍にピーク
が現れる場合がある。このピークは、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の（００９）面に帰属され
ることから、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜の結晶がｃ軸配向性を有し、ｃ軸が被形成面または上面に
略垂直な方向を向いていることが確認できる。
X-ray diffraction (XRD: X-Ray Diffraction) with respect to the CAAC-OS film
When structural analysis is performed using the device, for example, CAAC-OS having crystals of InGaZnO 4
In the analysis of the film by the out-of-plane method, a peak may appear in the vicinity of the diffraction angle (2θ) of 31 °. Since this peak is attributed to the (009) plane of the crystal of InGaZnO 4 , the crystal of the CAAC-OS film has c-axis orientation, and the c-axis is oriented in a direction substantially perpendicular to the surface to be formed or the upper surface. It can be confirmed that it is.
なお、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を有するＣＡＡＣ－ＯＳ膜のｏｕｔ－ｏｆ－ｐｌａｎｅ
法による解析では、２θが３１°近傍のピークの他に、２θが３６°近傍にもピークが現
れる場合がある。２θが３６°近傍のピークは、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜中の一部に、ｃ軸配向
性を有さない結晶が含まれることを示している。ＣＡＡＣ－ＯＳ膜は、２θが３１°近傍
にピークを示し、２θが３６°近傍にピークを示さないことが好ましい。
The out-of-plane of the CAAC-OS film having InGaZnO 4 crystals.
In the analysis by the method, in addition to the peak near 31 ° in 2θ, the peak may appear near 36 ° in 2θ. The peak in which 2θ is in the vicinity of 36 ° indicates that a part of the CAAC-OS film contains crystals having no c-axis orientation. In the CAAC-OS film, it is preferable that 2θ shows a peak near 31 ° and 2θ does not show a peak near 36 °.
ＣＡＡＣ－ＯＳ膜は、不純物濃度の低い酸化物半導体膜である。不純物は、水素、炭素
、シリコン、遷移金属元素などの酸化物半導体膜の主成分以外の元素である。特に、シリ
コンなどの、酸化物半導体膜を構成する金属元素よりも酸素との結合力の強い元素は、酸
化物半導体膜から酸素を奪うことで酸化物半導体膜の原子配列を乱し、結晶性を低下させ
る要因となる。また、鉄やニッケルなどの重金属、アルゴン、二酸化炭素などは、原子半
径（または分子半径）が大きいため、酸化物半導体膜内部に含まれると、酸化物半導体膜
の原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。なお、酸化物半導体膜に含まれる不
純物は、キャリアトラップやキャリア発生源となる場合がある。
The CAAC-OS film is an oxide semiconductor film having a low impurity concentration. Impurities are elements other than the main components of oxide semiconductor films such as hydrogen, carbon, silicon, and transition metal elements. In particular, elements such as silicon, which have a stronger bond with oxygen than the metal elements constituting the oxide semiconductor film, disturb the atomic arrangement of the oxide semiconductor film by depriving the oxide semiconductor film of oxygen and have crystalline properties. It becomes a factor to reduce. In addition, heavy metals such as iron and nickel, argon, carbon dioxide, etc. have a large atomic radius (or molecular radius), so if they are contained inside the oxide semiconductor film, they disturb the atomic arrangement of the oxide semiconductor film and become crystalline. It becomes a factor to reduce. Impurities contained in the oxide semiconductor film may become a carrier trap or a carrier generation source.
また、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜は、欠陥準位密度の低い酸化物半導体膜である。例えば、酸化
物半導体膜中の酸素欠損は、キャリアトラップとなることや、水素を捕獲することによっ
てキャリア発生源となることがある。
The CAAC-OS film is an oxide semiconductor film having a low defect level density. For example, oxygen deficiency in an oxide semiconductor film may become a carrier trap or a carrier generation source by capturing hydrogen.
不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低い（酸素欠損の少ない）ことを、高純度真性また
は実質的に高純度真性と呼ぶ。高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体
膜は、キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くすることができる。したがって
、当該酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、しきい値電圧がマイナスとなる電気特性
（ノーマリーオンともいう。）になることが少ない。また、高純度真性または実質的に高
純度真性である酸化物半導体膜は、キャリアトラップが少ない。そのため、当該酸化物半
導体膜を用いたトランジスタは、電気特性の変動が小さく、信頼性の高いトランジスタと
なる。なお、酸化物半導体膜のキャリアトラップに捕獲された電荷は、放出するまでに要
する時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、不純物濃度
が高く、欠陥準位密度が高い酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、電気特性が不安定
となる場合がある。
A low impurity concentration and a low defect level density (less oxygen deficiency) is called high-purity intrinsic or substantially high-purity intrinsic. Oxide semiconductor films having high-purity intrinsics or substantially high-purity intrinsics have few carrier sources, so that the carrier density can be lowered. Therefore, the transistor using the oxide semiconductor film rarely has electrical characteristics (also referred to as normally on) in which the threshold voltage becomes negative. Further, the oxide semiconductor film having high purity intrinsicity or substantially high purity intrinsicity has few carrier traps. Therefore, the transistor using the oxide semiconductor film has a small fluctuation in electrical characteristics and is a highly reliable transistor. The charge captured by the carrier trap of the oxide semiconductor film takes a long time to be released, and may behave as if it were a fixed charge. Therefore, a transistor using an oxide semiconductor film having a high impurity concentration and a high defect level density may have unstable electrical characteristics.
また、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜を用いたトランジスタは、可視光や紫外光の照射による電気特
性の変動が小さい。
Further, the transistor using the CAAC-OS film has a small fluctuation in electrical characteristics due to irradiation with visible light or ultraviolet light.
なお、ＯＳトランジスタは、チャネル形成領域にシリコンを有するトランジスタ（Ｓｉ
トランジスタ）に比べてバンドギャップが大きいため、高電圧を印加した際の絶縁破壊が
生じにくい。直列に電池セルを接続する場合、数１００Ｖの電圧が生じることになるが、
蓄電装置においてこのような電池セルに適用される電池制御ユニットの回路構成には、前
述のＯＳトランジスタで構成することが適している。
The OS transistor is a transistor (Si) having silicon in the channel forming region.
Since the bandgap is larger than that of a transistor), dielectric breakdown is less likely to occur when a high voltage is applied. When battery cells are connected in series, a voltage of several hundred volts will be generated,
For the circuit configuration of the battery control unit applied to such a battery cell in the power storage device, it is suitable to configure the OS transistor as described above.
図３６には、蓄電装置のブロック図の一例を示す。図３６に示す蓄電装置ＢＴ００は、
端子対ＢＴ０１と、端子対ＢＴ０２と、切り替え制御回路ＢＴ０３と、切り替え回路ＢＴ
０４と、切り替え回路ＢＴ０５と、変圧制御回路ＢＴ０６と、変圧回路ＢＴ０７と、直列
に接続された複数の電池セルＢＴ０９を含む電池部ＢＴ０８と、を有する。
FIG. 36 shows an example of a block diagram of the power storage device. The power storage device BT00 shown in FIG. 36 is
Terminal-to-BT01, terminal-to-BT02, switching control circuit BT03, and switching circuit BT
It has 04, a switching circuit BT05, a transformer control circuit BT06, a transformer circuit BT07, and a battery unit BT08 including a plurality of battery cells BT09 connected in series.
また、図３６の蓄電装置ＢＴ００において、端子対ＢＴ０１と、端子対ＢＴ０２と、切
り替え制御回路ＢＴ０３と、切り替え回路ＢＴ０４と、切り替え回路ＢＴ０５と、変圧制
御回路ＢＴ０６と、変圧回路ＢＴ０７とにより構成される部分を、電池制御ユニットと呼
ぶことができる。
Further, the power storage device BT00 of FIG. 36 is composed of a terminal pair BT01, a terminal pair BT02, a switching control circuit BT03, a switching circuit BT04, a switching circuit BT05, a transformer control circuit BT06, and a transformer circuit BT07. The part can be called a battery control unit.
切り替え制御回路ＢＴ０３は、切り替え回路ＢＴ０４及び切り替え回路ＢＴ０５の動作
を制御する。具体的には、切り替え制御回路ＢＴ０３は、電池セルＢＴ０９毎に測定され
た電圧に基づいて、放電する電池セル（放電電池セル群）、及び充電する電池セル（充電
電池セル群）を決定する。
The switching control circuit BT03 controls the operation of the switching circuit BT04 and the switching circuit BT05. Specifically, the switching control circuit BT03 determines a battery cell to be discharged (discharged battery cell group) and a battery cell to be charged (charged battery cell group) based on the voltage measured for each battery cell BT09.
さらに、切り替え制御回路ＢＴ０３は、当該決定された放電電池セル群及び充電電池セ
ル群に基づいて、制御信号Ｓ１及び制御信号Ｓ２を出力する。制御信号Ｓ１は、切り替え
回路ＢＴ０４へ出力される。この制御信号Ｓ１は、端子対ＢＴ０１と放電電池セル群とを
接続させるように切り替え回路ＢＴ０４を制御する信号である。また、制御信号Ｓ２は、
切り替え回路ＢＴ０５へ出力される。この制御信号Ｓ２は、端子対ＢＴ０２と充電電池セ
ル群とを接続させるように切り替え回路ＢＴ０５を制御する信号である。
Further, the switching control circuit BT03 outputs the control signal S1 and the control signal S2 based on the determined discharge battery cell group and charge battery cell group. The control signal S1 is output to the switching circuit BT04. This control signal S1 is a signal that controls the switching circuit BT04 so as to connect the terminal pair BT01 and the discharge battery cell group. Further, the control signal S2 is
It is output to the switching circuit BT05. This control signal S2 is a signal that controls the switching circuit BT05 so as to connect the terminal pair BT02 and the rechargeable battery cell group.
また、切り替え制御回路ＢＴ０３は、切り替え回路ＢＴ０４、切り替え回路ＢＴ０５、
及び変圧回路ＢＴ０７の構成を踏まえ、端子対ＢＴ０１と放電電池セル群との間、または
端子対ＢＴ０２と充電電池セル群との間で、同じ極性の端子同士が接続されるように、制
御信号Ｓ１及び制御信号Ｓ２を生成する。
Further, the switching control circuit BT03 includes a switching circuit BT04, a switching circuit BT05, and the switching circuit BT05.
And, based on the configuration of the transformer circuit BT07, the control signal S1 is connected so that terminals having the same polarity are connected between the terminal pair BT01 and the discharge battery cell group, or between the terminal pair BT02 and the rechargeable battery cell group. And the control signal S2 is generated.
切り替え制御回路ＢＴ０３の動作の詳細について述べる。 The details of the operation of the switching control circuit BT03 will be described.
まず、切り替え制御回路ＢＴ０３は、複数の電池セルＢＴ０９毎の電圧を測定する。そ
して、切り替え制御回路ＢＴ０３は、例えば、所定の閾値以上の電圧の電池セルＢＴ０９
を高電圧の電池セル（高電圧セル）、所定の閾値未満の電圧の電池セルＢＴ０９を低電圧
の電池セル（低電圧セル）と判断する。
First, the switching control circuit BT03 measures the voltage of each of the plurality of battery cells BT09. Then, the switching control circuit BT03 is, for example, a battery cell BT09 having a voltage equal to or higher than a predetermined threshold value.
Is determined to be a high voltage battery cell (high voltage cell), and the battery cell BT09 having a voltage less than a predetermined threshold is determined to be a low voltage battery cell (low voltage cell).
なお、高電圧セル及び低電圧セルを判断する方法については、様々な方法を用いること
ができる。例えば、切り替え制御回路ＢＴ０３は、複数の電池セルＢＴ０９の中で、最も
電圧の高い、又は最も電圧の低い電池セルＢＴ０９の電圧を基準として、各電池セルＢＴ
０９が高電圧セルか低電圧セルかを判断してもよい。この場合、切り替え制御回路ＢＴ０
３は、各電池セルＢＴ０９の電圧が基準となる電圧に対して所定の割合以上か否かを判定
する等して、各電池セルＢＴ０９が高電圧セルか低電圧セルかを判断することができる。
そして、切り替え制御回路ＢＴ０３は、この判断結果に基づいて、放電電池セル群と充電
電池セル群とを決定する。
As a method for determining a high voltage cell and a low voltage cell, various methods can be used. For example, the switching control circuit BT03 is based on the voltage of the battery cell BT09 having the highest voltage or the lowest voltage among the plurality of battery cells BT09, and is used as a reference for each battery cell BT.
It may be determined whether 09 is a high voltage cell or a low voltage cell. In this case, the switching control circuit BT0
Then, the switching control circuit BT03 determines the discharge battery cell group and the rechargeable battery cell group based on this determination result.
なお、複数の電池セルＢＴ０９の中には、高電圧セルと低電圧セルが様々な状態で混在
し得る。例えば、切り替え制御回路ＢＴ０３は、高電圧セルと低電圧セルが混在する中で
、高電圧セルが最も多く連続して直列に接続された部分を放電電池セル群とする。また、
切り替え制御回路ＢＴ０３は、低電圧セルが最も多く連続して直列に接続された部分を充
電電池セル群とする。また、切り替え制御回路ＢＴ０３は、過充電又は過放電に近い電池
セルＢＴ０９を、放電電池セル群又は充電電池セル群として優先的に選択するようにして
もよい。
In the plurality of battery cells BT09, high-voltage cells and low-voltage cells may coexist in various states. For example, in the switching control circuit BT03, among the high-voltage cells and the low-voltage cells coexisting, the portion in which the highest number of high-voltage cells are continuously connected in series is referred to as a discharge battery cell group. again,
In the switching control circuit BT03, the portion in which the most low-voltage cells are continuously connected in series is the rechargeable battery cell group. Further, the switching control circuit BT03 may preferentially select the battery cell BT09, which is close to overcharge or overdischarge, as the discharge battery cell group or the rechargeable battery cell group.
ここで、本実施形態における切り替え制御回路ＢＴ０３の動作例を、図３７を用いて説
明する。図３７は、切り替え制御回路ＢＴ０３の動作例を説明するための図である。なお
、説明の便宜上、図３７では４個の電池セルＢＴ０９が直列に接続されている場合を例に
説明する。
Here, an operation example of the switching control circuit BT03 in the present embodiment will be described with reference to FIG. 37. FIG. 37 is a diagram for explaining an operation example of the switching control circuit BT03. For convenience of explanation, FIG. 37 describes a case where four battery cells BT09 are connected in series as an example.
まず、図３７（Ａ）の例では、電池セルａ乃至ｄの電圧を電圧Ｖａ乃至電圧Ｖｄとする
と、Ｖａ＝Ｖｂ＝Ｖｃ＞Ｖｄの関係にある場合を示している。つまり、連続する３つの高
電圧セルａ乃至ｃと、１つの低電圧セルｄとが直列に接続されている。この場合、切り替
え制御回路ＢＴ０３は、連続する３つの高電圧セルａ乃至ｃを放電電池セル群として決定
する。また、切り替え制御回路ＢＴ０３は、低電圧セルｄを充電電池セル群として決定す
る。
First, in the example of FIG. 37 (A), assuming that the voltage of the battery cells a to d is the voltage Va to the voltage Vd, the case where the relationship is Va = Vb = Vc> Vd is shown. That is, three consecutive high-voltage cells a to c and one low-voltage cell d are connected in series. In this case, the switching control circuit BT03 determines three consecutive high-voltage cells a to c as the discharge battery cell group. Further, the switching control circuit BT03 determines the low voltage cell d as the rechargeable battery cell group.
次に、図３７（Ｂ）の例では、Ｖｃ＞Ｖａ＝Ｖｂ＞＞Ｖｄの関係にある場合を示してい
る。つまり、連続する２つの低電圧セルａ、ｂと、１つの高電圧セルｃと、１つの過放電
間近の低電圧セルｄとが直列に接続されている。この場合、切り替え制御回路ＢＴ０３は
、高電圧セルｃを放電電池セル群として決定する。また、切り替え制御回路ＢＴ０３は、
低電圧セルｄが過放電間近であるため、連続する２つの低電圧セルａ及びｂではなく、低
電圧セルｄを充電電池セル群として優先的に決定する。
Next, in the example of FIG. 37 (B), the case where the relationship is Vc> Va = Vb >> Vd is shown. That is, two consecutive low-voltage cells a and b, one high-voltage cell c, and one low-voltage cell d that is about to be over-discharged are connected in series. In this case, the switching control circuit BT03 determines the high voltage cell c as the discharge battery cell group. Further, the switching control circuit BT03 has a switching control circuit BT03.
Since the low-voltage cell d is close to over-discharging, the low-voltage cell d is preferentially determined as the rechargeable battery cell group instead of the two consecutive low-voltage cells a and b.
最後に、図３７（Ｃ）の例では、Ｖａ＞Ｖｂ＝Ｖｃ＝Ｖｄの関係にある場合を示してい
る。つまり、１つの高電圧セルａと、連続する３つの低電圧セルｂ乃至ｄとが直列に接続
されている。この場合、切り替え制御回路ＢＴ０３は、高電圧セルａを放電電池セル群と
決定する。また、切り替え制御回路ＢＴ０３は、連続する３つの低電圧セルｂ乃至ｄを充
電電池セル群として決定する。
Finally, the example of FIG. 37 (C) shows the case where the relationship is Va> Vb = Vc = Vd. That is, one high voltage cell a and three consecutive low voltage cells b to d are connected in series. In this case, the switching control circuit BT03 determines the high voltage cell a as the discharge battery cell group. Further, the switching control circuit BT03 determines three consecutive low-voltage cells b to d as a group of rechargeable battery cells.
切り替え制御回路ＢＴ０３は、上記図３７（Ａ）乃至（Ｃ）の例のように決定された結
果に基づいて、切り替え回路ＢＴ０４の接続先である放電電池セル群を示す情報が設定さ
れた制御信号Ｓ１と、切り替え回路ＢＴ０５の接続先である充電電池セル群を示す情報が
設定された制御信号Ｓ２を、切り替え回路ＢＴ０４及び切り替え回路ＢＴ０５に対してそ
れぞれ出力する。
The switching control circuit BT03 is a control signal in which information indicating a discharge battery cell group to which the switching circuit BT04 is connected is set based on the results determined as in the example of FIGS. 37 (A) to 37 (C) above. S1 and a control signal S2 in which information indicating a rechargeable battery cell group to which the switching circuit BT05 is connected are set are output to the switching circuit BT04 and the switching circuit BT05, respectively.
以上が、切り替え制御回路ＢＴ０３の動作の詳細に関する説明である。 The above is a description of the details of the operation of the switching control circuit BT03.
切り替え回路ＢＴ０４は、切り替え制御回路ＢＴ０３から出力される制御信号Ｓ１に応
じて、端子対ＢＴ０１の接続先を、切り替え制御回路ＢＴ０３により決定された放電電池
セル群に設定する。
The switching circuit BT04 sets the connection destination of the terminal to the BT01 to the discharge battery cell group determined by the switching control circuit BT03 according to the control signal S1 output from the switching control circuit BT03.
端子対ＢＴ０１は、対を成す端子Ｆ１及びＦ２により構成される。切り替え回路ＢＴ０
４は、この端子Ｆ１及びＦ２のうち、いずれか一方を放電電池セル群の中で最も上流（高
電位側）に位置する電池セルＢＴ０９の正極端子と接続し、他方を放電電池セル群の中で
最も下流（低電位側）に位置する電池セルＢＴ０９の負極端子と接続することにより、端
子対ＢＴ０１の接続先を設定する。なお、切り替え回路ＢＴ０４は、制御信号Ｓ１に設定
された情報を用いて放電電池セル群の位置を認識することができる。
The terminal pair BT01 is composed of a pair of terminals F1 and F2. Switching circuit BT0
Reference numeral 4 is connected to one of the terminals F1 and F2 to the positive electrode terminal of the battery cell BT09 located at the most upstream (high potential side) of the discharge battery cell group, and the other is in the discharge battery cell group. By connecting to the negative electrode terminal of the battery cell BT09 located at the most downstream side (low potential side), the connection destination of the terminal to BT01 is set. The switching circuit BT04 can recognize the position of the discharge battery cell group by using the information set in the control signal S1.
切り替え回路ＢＴ０５は、切り替え制御回路ＢＴ０３から出力される制御信号Ｓ２に応
じて、端子対ＢＴ０２の接続先を、切り替え制御回路ＢＴ０３により決定された充電電池
セル群に設定する。
The switching circuit BT05 sets the connection destination of the terminal to the BT02 to the rechargeable battery cell group determined by the switching control circuit BT03 according to the control signal S2 output from the switching control circuit BT03.
端子対ＢＴ０２は、対を成す端子Ｇ１及びＧ２により構成される。切り替え回路ＢＴ０
５は、この端子Ｇ１及びＧ２のうち、いずれか一方を充電電池セル群の中で最も上流（高
電位側）に位置する電池セルＢＴ０９の正極端子と接続し、他方を充電電池セル群の中で
最も下流（低電位側）に位置する電池セルＢＴ０９の負極端子と接続することにより、端
子対ＢＴ０２の接続先を設定する。なお、切り替え回路ＢＴ０５は、制御信号Ｓ２に設定
された情報を用いて充電電池セル群の位置を認識することができる。
The terminal pair BT02 is composed of a pair of terminals G1 and G2. Switching circuit BT0
Reference numeral 5 is connected to one of the terminals G1 and G2 to the positive electrode terminal of the battery cell BT09 located at the most upstream (high potential side) of the rechargeable battery cell group, and the other is in the rechargeable battery cell group. By connecting to the negative electrode terminal of the battery cell BT09 located at the most downstream side (low potential side), the connection destination of the terminal to BT02 is set. The switching circuit BT05 can recognize the position of the rechargeable battery cell group by using the information set in the control signal S2.
切り替え回路ＢＴ０４及び切り替え回路ＢＴ０５の構成例を示す回路図を図３８及び図
３９に示す。
38 and 39 are circuit diagrams showing configuration examples of the switching circuit BT04 and the switching circuit BT05.
図３８では、切り替え回路ＢＴ０４は、複数のトランジスタＢＴ１０と、バスＢＴ１１
及びＢＴ１２とを有する。バスＢＴ１１は、端子Ｆ１と接続されている。また、バスＢＴ
１２は、端子Ｆ２と接続されている。複数のトランジスタＢＴ１０のソース又はドレイン
の一方は、それぞれ１つおきに交互に、バスＢＴ１１及びＢＴ１２と接続されている。ま
た、複数のトランジスタＢＴ１０のソース又はドレインの他方は、それぞれ隣接する２つ
の電池セルＢＴ０９の間に接続されている。
In FIG. 38, the switching circuit BT04 has a plurality of transistors BT10 and a bus BT11.
And BT12. The bus BT11 is connected to the terminal F1. Also, bus BT
12 is connected to the terminal F2. One of the source or drain of the plurality of transistors BT10 is connected to the buses BT11 and BT12 alternately every other one. Further, the other of the source or drain of the plurality of transistors BT10 is connected between two adjacent battery cells BT09.
なお、複数のトランジスタＢＴ１０のうち、最上流に位置するトランジスタＢＴ１０の
ソース又はドレインの他方は、電池部ＢＴ０８の最上流に位置する電池セルＢＴ０９の正
極端子と接続されている。また、複数のトランジスタＢＴ１０のうち、最下流に位置する
トランジスタＢＴ１０のソース又はドレインの他方は、電池部ＢＴ０８の最下流に位置す
る電池セルＢＴ０９の負極端子と接続されている。
Of the plurality of transistors BT10, the other of the source or drain of the transistor BT10 located at the uppermost stream is connected to the positive electrode terminal of the battery cell BT09 located at the uppermost stream of the battery unit BT08. Further, of the plurality of transistors BT10, the other of the source or drain of the transistor BT10 located at the most downstream is connected to the negative electrode terminal of the battery cell BT09 located at the most downstream of the battery unit BT08.
切り替え回路ＢＴ０４は、複数のトランジスタＢＴ１０のゲートに与える制御信号Ｓ１
に応じて、バスＢＴ１１に接続される複数のトランジスタＢＴ１０のうちの１つと、バス
ＢＴ１２に接続される複数のトランジスタＢＴ１０のうちの１つとをそれぞれ導通状態に
することにより、放電電池セル群と端子対ＢＴ０１とを接続する。これにより、放電電池
セル群の中で最も上流に位置する電池セルＢＴ０９の正極端子は、端子対の端子Ｆ１又は
Ｆ２のいずれか一方と接続される。また、放電電池セル群の中で最も下流に位置する電池
セルＢＴ０９の負極端子は、端子対の端子Ｆ１又はＦ２のいずれか他方、すなわち正極端
子と接続されていない方の端子に接続される。
The switching circuit BT04 is a control signal S1 given to the gates of the plurality of transistors BT10.
By making one of the plurality of transistors BT10 connected to the bus BT11 and one of the plurality of transistors BT10 connected to the bus BT12 in a conductive state, the discharge battery cell group and the terminal are respectively. Connect to BT01. As a result, the positive electrode terminal of the battery cell BT09 located at the most upstream in the discharge battery cell group is connected to either terminal F1 or F2 of the terminal pair. Further, the negative electrode terminal of the battery cell BT09 located at the most downstream side in the discharge battery cell group is connected to either one of the terminals F1 or F2 of the terminal pair, that is, the terminal not connected to the positive electrode terminal.
トランジスタＢＴ１０には、ＯＳトランジスタを用いることが好ましい。ＯＳトランジ
スタはオフ電流が小さいため、放電電池セル群に属しない電池セルから漏洩する電荷量を
減らし、時間の経過による容量の低下を抑制することができる。またＯＳトランジスタは
高電圧を印加した際の絶縁破壊が生じにくい。そのため、放電電池セル群の出力電圧が大
きくても、非導通状態とするトランジスタＢＴ１０が接続された電池セルＢＴ０９と端子
対ＢＴ０１とを絶縁状態とすることができる。
It is preferable to use an OS transistor for the transistor BT10. Since the OS transistor has a small off current, the amount of charge leaked from the battery cells that do not belong to the discharge battery cell group can be reduced, and the decrease in capacity with the passage of time can be suppressed. In addition, the OS transistor is less likely to undergo dielectric breakdown when a high voltage is applied. Therefore, even if the output voltage of the discharge battery cell group is large, the battery cell BT09 to which the transistor BT10 to be in a non-conducting state is connected and the terminal pair BT01 can be in an insulated state.
また、図３８では、切り替え回路ＢＴ０５は、複数のトランジスタＢＴ１３と、電流制
御スイッチＢＴ１４と、バスＢＴ１５と、バスＢＴ１６とを有する。バスＢＴ１５及びＢ
Ｔ１６は、複数のトランジスタＢＴ１３と、電流制御スイッチＢＴ１４との間に配置され
る。複数のトランジスタＢＴ１３のソース又はドレインの一方は、それぞれ１つおきに交
互に、バスＢＴ１５及びＢＴ１６と接続されている。また、複数のトランジスタＢＴ１３
のソース又はドレインの他方は、それぞれ隣接する２つの電池セルＢＴ０９の間に接続さ
れている。
Further, in FIG. 38, the switching circuit BT05 has a plurality of transistors BT13, a current control switch BT14, a bus BT15, and a bus BT16. Bus BT15 and B
The T16 is arranged between the plurality of transistors BT13 and the current control switch BT14. One of the source or drain of the plurality of transistors BT13 is connected to the buses BT15 and BT16 alternately every other one. In addition, a plurality of transistors BT13
The other of the source or drain of is connected between two adjacent battery cells BT09.
なお、複数のトランジスタＢＴ１３のうち、最上流に位置するトランジスタＢＴ１３の
ソース又はドレインの他方は、電池部ＢＴ０８の最上流に位置する電池セルＢＴ０９の正
極端子と接続されている。また、複数のトランジスタＢＴ１３のうち、最下流に位置する
トランジスタＢＴ１３のソース又はドレインの他方は、電池部ＢＴ０８の最下流に位置す
る電池セルＢＴ０９の負極端子と接続されている。
Of the plurality of transistors BT13, the other of the source or drain of the transistor BT13 located at the uppermost stream is connected to the positive electrode terminal of the battery cell BT09 located at the uppermost stream of the battery unit BT08. Further, of the plurality of transistors BT13, the other of the source or drain of the transistor BT13 located at the most downstream is connected to the negative electrode terminal of the battery cell BT09 located at the most downstream of the battery unit BT08.
トランジスタＢＴ１３には、トランジスタＢＴ１０と同様に、ＯＳトランジスタを用い
ることが好ましい。ＯＳトランジスタはオフ電流が小さいため、充電電池セル群に属しな
い電池セルから漏洩する電荷量を減らし、時間の経過による容量の低下を抑制することが
できる。またＯＳトランジスタは高電圧を印加した際の絶縁破壊が生じにくい。そのため
、充電電池セル群を充電するための電圧が大きくても、非導通状態とするトランジスタＢ
Ｔ１３が接続された電池セルＢＴ０９と端子対ＢＴ０２とを絶縁状態とすることができる
。
As with the transistor BT10, it is preferable to use an OS transistor for the transistor BT13. Since the OS transistor has a small off current, the amount of charge leaked from the battery cells that do not belong to the rechargeable battery cell group can be reduced, and the decrease in capacity with the passage of time can be suppressed. In addition, the OS transistor is less likely to undergo dielectric breakdown when a high voltage is applied. Therefore, even if the voltage for charging the rechargeable battery cells is large, the transistor B is in a non-conducting state.
The battery cell BT09 to which the T13 is connected and the terminal pair BT02 can be in an insulated state.
電流制御スイッチＢＴ１４は、スイッチ対ＢＴ１７とスイッチ対ＢＴ１８とを有する。
スイッチ対ＢＴ１７の一端は、端子Ｇ１に接続されている。また、スイッチ対ＢＴ１７の
他端は２つのスイッチで分岐しており、一方のスイッチはバスＢＴ１５に接続され、他方
のスイッチはバスＢＴ１６に接続されている。スイッチ対ＢＴ１８の一端は、端子Ｇ２に
接続されている。また、スイッチ対ＢＴ１８の他端は２つのスイッチで分岐しており、一
方のスイッチはバスＢＴ１５に接続され、他方のスイッチはバスＢＴ１６に接続されてい
る。
The current control switch BT14 has a switch pair BT17 and a switch pair BT18.
One end of the switch vs. BT17 is connected to the terminal G1. Further, the other end of the switch vs. BT17 is branched by two switches, one switch is connected to the bus BT15 and the other switch is connected to the bus BT16. One end of the switch vs. BT18 is connected to the terminal G2. Further, the other end of the switch vs. BT18 is branched by two switches, one switch is connected to the bus BT15 and the other switch is connected to the bus BT16.
スイッチ対ＢＴ１７及びスイッチ対ＢＴ１８が有するスイッチは、トランジスタＢＴ１
０及びトランジスタＢＴ１３と同様に、ＯＳトランジスタを用いることが好ましい。
The switch included in the switch vs. BT17 and the switch vs. BT18 is the transistor BT1.
As with 0 and the transistor BT13, it is preferable to use an OS transistor.
切り替え回路ＢＴ０５は、制御信号Ｓ２に応じて、トランジスタＢＴ１３、及び電流制
御スイッチＢＴ１４のオン／オフ状態の組み合わせを制御することにより、充電電池セル
群と端子対ＢＴ０２とを接続する。
The switching circuit BT05 connects the rechargeable battery cell group and the terminal pair BT02 by controlling the combination of the on / off state of the transistor BT13 and the current control switch BT14 according to the control signal S2.
切り替え回路ＢＴ０５は、一例として、以下のようにして充電電池セル群と端子対ＢＴ
０２とを接続する。
As an example, the switching circuit BT05 includes a rechargeable battery cell group and a terminal pair BT as follows.
Connect with 02.
切り替え回路ＢＴ０５は、複数のトランジスタＢＴ１３のゲートに与える制御信号Ｓ２
に応じて、充電電池セル群の中で最も上流に位置する電池セルＢＴ０９の正極端子と接続
されているトランジスタＢＴ１３を導通状態にする。また、切り替え回路ＢＴ０５は、複
数のトランジスタＢＴ１３のゲートに与える制御信号Ｓ２に応じて、充電電池セル群の中
で最も下流に位置する電池セルＢＴ０９の負極端子に接続されているトランジスタＢＴ１
３を導通状態にする。
The switching circuit BT05 is a control signal S2 given to the gates of the plurality of transistors BT13.
In response to this, the transistor BT13 connected to the positive electrode terminal of the battery cell BT09 located at the most upstream of the rechargeable battery cell group is brought into a conductive state. Further, the switching circuit BT05 is a transistor BT1 connected to the negative electrode terminal of the battery cell BT09 located at the most downstream position in the rechargeable battery cell group in response to the control signal S2 given to the gates of the plurality of transistors BT13.
Make 3 a conductive state.
端子対ＢＴ０２に印加される電圧の極性は、端子対ＢＴ０１と接続される放電電池セル
群、及び変圧回路ＢＴ０７の構成によって変わり得る。また、充電電池セル群を充電する
方向に電流を流すためには、端子対ＢＴ０２と充電電池セル群との間で、同じ極性の端子
同士を接続する必要がある。そこで、電流制御スイッチＢＴ１４は、制御信号Ｓ２により
、端子対ＢＴ０２に印加される電圧の極性に応じてスイッチ対ＢＴ１７及びスイッチ対Ｂ
Ｔ１８の接続先をそれぞれ切り替えるように制御される。
The polarity of the voltage applied to the terminal pair BT02 may change depending on the configuration of the discharge battery cell group connected to the terminal pair BT01 and the transformer circuit BT07. Further, in order to pass a current in the direction of charging the rechargeable battery cell group, it is necessary to connect terminals having the same polarity between the terminal pair BT02 and the rechargeable battery cell group. Therefore, the current control switch BT14 has a switch vs. BT17 and a switch vs. B according to the polarity of the voltage applied to the terminal vs. BT02 by the control signal S2.
It is controlled to switch the connection destination of T18 respectively.
一例として、端子Ｇ１が正極、端子Ｇ２が負極となるような電圧が端子対ＢＴ０２に印
加されている状態を挙げて説明する。この時、電池部ＢＴ０８の最下流の電池セルＢＴ０
９が充電電池セル群である場合、スイッチ対ＢＴ１７は、制御信号Ｓ２により、当該電池
セルＢＴ０９の正極端子と接続されるように制御される。すなわち、スイッチ対ＢＴ１７
のバスＢＴ１６に接続されるスイッチがオン状態となり、スイッチ対ＢＴ１７のバスＢＴ
１５に接続されるスイッチがオフ状態となる。一方、スイッチ対ＢＴ１８は、制御信号Ｓ
２により、当該電池セルＢＴ０９の負極端子と接続されるように制御される。すなわち、
スイッチ対ＢＴ１８のバスＢＴ１５に接続されるスイッチがオン状態となり、スイッチ対
ＢＴ１８のバスＢＴ１６に接続されるスイッチがオフ状態となる。このようにして、端子
対ＢＴ０２と充電電池セル群との間で、同じ極性をもつ端子同士が接続される。そして、
端子対ＢＴ０２から流れる電流の方向が、充電電池セル群を充電する方向となるように制
御される。
As an example, a state in which a voltage such that the terminal G1 is the positive electrode and the terminal G2 is the negative electrode is applied to the terminal pair BT02 will be described. At this time, the most downstream battery cell BT0 of the battery unit BT08
When 9 is a rechargeable battery cell group, the switch pair BT17 is controlled by the control signal S2 so as to be connected to the positive electrode terminal of the battery cell BT09. That is, switch vs. BT17
The switch connected to the bus BT16 of the switch is turned on, and the bus BT of the switch vs. BT17 is turned on.
The switch connected to 15 is turned off. On the other hand, the switch vs. BT18 is the control signal S.
2 is controlled so as to be connected to the negative electrode terminal of the battery cell BT09. That is,
The switch connected to the bus BT15 of the switch vs. BT18 is turned on, and the switch connected to the bus BT16 of the switch vs. BT18 is turned off. In this way, terminals having the same polarity are connected between the terminal pair BT02 and the rechargeable battery cell group. and,
The direction of the current flowing from the terminal to the BT02 is controlled so as to be the direction of charging the rechargeable battery cell group.
また、電流制御スイッチＢＴ１４は、切り替え回路ＢＴ０５ではなく、切り替え回路Ｂ
Ｔ０４に含まれていてもよい。
Further, the current control switch BT14 is not the changeover circuit BT05, but the changeover circuit B.
It may be included in T04.
図３９は、図３８とは異なる、切り替え回路ＢＴ０４及び切り替え回路ＢＴ０５の構成
例を示す回路図である。
FIG. 39 is a circuit diagram showing a configuration example of the switching circuit BT04 and the switching circuit BT05, which are different from those in FIG. 38.
図３９では、切り替え回路ＢＴ０４は、複数のトランジスタ対ＢＴ２１と、バスＢＴ２
４及びバスＢＴ２５とを有する。バスＢＴ２４は、端子Ｆ１と接続されている。また、バ
スＢＴ２５は、端子Ｆ２と接続されている。複数のトランジスタ対ＢＴ２１の一端は、そ
れぞれトランジスタＢＴ２２とトランジスタＢＴ２３とにより分岐している。トランジス
タＢＴ２２のソース又はドレインの一方は、バスＢＴ２４と接続されている。また、トラ
ンジスタＢＴ２３のソース又はドレインの一方は、バスＢＴ２５と接続されている。また
、複数のトランジスタ対ＢＴ２１の他端は、それぞれ隣接する２つの電池セルＢＴ０９の
間に接続されている。なお、複数のトランジスタ対ＢＴ２１のうち、最上流に位置するト
ランジスタ対ＢＴ２１の他端は、電池部ＢＴ０８の最上流に位置する電池セルＢＴ０９の
正極端子と接続されている。また、複数のトランジスタ対ＢＴ２１のうち、最下流に位置
するトランジスタ対ＢＴ２１の他端は、電池部ＢＴ０８の最下流に位置する電池セルＢＴ
０９の負極端子と接続されている。
In FIG. 39, the switching circuit BT04 has a plurality of transistor pairs BT21 and a bus BT2.
It has 4 and a bus BT25. The bus BT24 is connected to the terminal F1. Further, the bus BT25 is connected to the terminal F2. One end of the plurality of transistor pairs BT21 is branched by the transistor BT22 and the transistor BT23, respectively. One of the source or drain of the transistor BT22 is connected to the bus BT24. Further, one of the source and drain of the transistor BT23 is connected to the bus BT25. Further, the other ends of the plurality of transistors vs. BT21 are connected between two adjacent battery cells BT09. Of the plurality of transistor pairs BT21, the other end of the transistor pair BT21 located at the uppermost stream is connected to the positive electrode terminal of the battery cell BT09 located at the uppermost stream of the battery unit BT08. Further, among the plurality of transistor pairs BT21, the other end of the transistor pair BT21 located at the most downstream side is a battery cell BT located at the most downstream side of the battery unit BT08.
It is connected to the negative electrode terminal of 09.
切り替え回路ＢＴ０４は、制御信号Ｓ１に応じてトランジスタＢＴ２２及びトランジス
タＢＴ２３の導通／非導通状態を切り換えることにより、当該トランジスタ対ＢＴ２１の
接続先を、端子Ｆ１又は端子Ｆ２のいずれか一方に切り替える。詳細には、トランジスタ
ＢＴ２２が導通状態であれば、トランジスタＢＴ２３は非導通状態となり、その接続先は
端子Ｆ１になる。一方、トランジスタＢＴ２３が導通状態であれば、トランジスタＢＴ２
２は非導通状態となり、その接続先は端子Ｆ２になる。トランジスタＢＴ２２及びトラン
ジスタＢＴ２３のどちらが導通状態になるかは、制御信号Ｓ１によって決定される。
The switching circuit BT04 switches the connection destination of the transistor to BT21 to either terminal F1 or terminal F2 by switching the conduction / non-conduction state of the transistor BT22 and the transistor BT23 according to the control signal S1. Specifically, if the transistor BT22 is in a conductive state, the transistor BT23 is in a non-conducting state, and the connection destination is the terminal F1. On the other hand, if the transistor BT23 is in a conductive state, the transistor BT2
2 is in a non-conducting state, and its connection destination is the terminal F2. Which of the transistor BT22 and the transistor BT23 is in the conductive state is determined by the control signal S1.
端子対ＢＴ０１と放電電池セル群とを接続するには、２つのトランジスタ対ＢＴ２１が
用いられる。詳細には、制御信号Ｓ１に基づいて、２つのトランジスタ対ＢＴ２１の接続
先がそれぞれ決定されることにより、放電電池セル群と端子対ＢＴ０１とが接続される。
２つのトランジスタ対ＢＴ２１のそれぞれの接続先は、一方が端子Ｆ１となり、他方が端
子Ｆ２となるように、制御信号Ｓ１によって制御される。
Two transistor pairs BT21 are used to connect the terminal pair BT01 and the discharge battery cell group. Specifically, the discharge battery cell group and the terminal pair BT01 are connected by determining the connection destinations of the two transistor pairs BT21 based on the control signal S1.
Each connection destination of the two transistor pairs BT21 is controlled by the control signal S1 so that one becomes the terminal F1 and the other becomes the terminal F2.
切り替え回路ＢＴ０５は、複数のトランジスタ対ＢＴ３１と、バスＢＴ３４及びバスＢ
Ｔ３５とを有する。バスＢＴ３４は、端子Ｇ１と接続されている。また、バスＢＴ３５は
、端子Ｇ２と接続されている。複数のトランジスタ対ＢＴ３１の一端は、それぞれトラン
ジスタＢＴ３２とトランジスタＢＴ３３とにより分岐している。トランジスタＢＴ３２に
より分岐する一端は、バスＢＴ３４と接続されている。また、トランジスタＢＴ３３によ
り分岐する一端は、バスＢＴ３５と接続されている。また、複数のトランジスタ対ＢＴ３
１の他端は、それぞれ隣接する２つの電池セルＢＴ０９の間に接続されている。なお、複
数のトランジスタ対ＢＴ３１のうち、最上流に位置するトランジスタ対ＢＴ３１の他端は
、電池部ＢＴ０８の最上流に位置する電池セルＢＴ０９の正極端子と接続されている。ま
た、複数のトランジスタ対ＢＴ３１のうち、最下流に位置するトランジスタ対ＢＴ３１の
他端は、電池部ＢＴ０８の最下流に位置する電池セルＢＴ０９の負極端子と接続されてい
る。
The switching circuit BT05 includes a plurality of transistor pairs BT31, a bus BT34, and a bus B.
It has T35. The bus BT34 is connected to the terminal G1. Further, the bus BT35 is connected to the terminal G2. One end of the plurality of transistor pairs BT31 is branched by the transistor BT32 and the transistor BT33, respectively. One end branched by the transistor BT32 is connected to the bus BT34. Further, one end branched by the transistor BT33 is connected to the bus BT35. Also, multiple transistor pairs BT3
The other end of 1 is connected between two adjacent battery cells BT09. Of the plurality of transistor pairs BT31, the other end of the transistor pair BT31 located at the uppermost stream is connected to the positive electrode terminal of the battery cell BT09 located at the uppermost stream of the battery unit BT08. Further, among the plurality of transistor pairs BT31, the other end of the transistor pair BT31 located at the most downstream is connected to the negative electrode terminal of the battery cell BT09 located at the most downstream of the battery unit BT08.
切り替え回路ＢＴ０５は、制御信号Ｓ２に応じてトランジスタＢＴ３２及びトランジス
タＢＴ３３の導通／非導通状態を切り換えることにより、当該トランジスタ対ＢＴ３１の
接続先を、端子Ｇ１又は端子Ｇ２のいずれか一方に切り替える。詳細には、トランジスタ
ＢＴ３２が導通状態であれば、トランジスタＢＴ３３は非導通状態となり、その接続先は
端子Ｇ１になる。逆に、トランジスタＢＴ３３が導通状態であれば、トランジスタＢＴ３
２は非導通状態となり、その接続先は端子Ｇ２になる。トランジスタＢＴ３２及びトラン
ジスタＢＴ３３のどちらが導通状態となるかは、制御信号Ｓ２によって決定される。
The switching circuit BT05 switches the connection destination of the transistor to BT31 to either the terminal G1 or the terminal G2 by switching the conduction / non-conduction state of the transistor BT32 and the transistor BT33 according to the control signal S2. Specifically, if the transistor BT32 is in a conductive state, the transistor BT33 is in a non-conducting state, and the connection destination is the terminal G1. On the contrary, if the transistor BT33 is in a conductive state, the transistor BT3
2 is in a non-conducting state, and its connection destination is terminal G2. Which of the transistor BT32 and the transistor BT33 is in the conductive state is determined by the control signal S2.
端子対ＢＴ０２と充電電池セル群とを接続するには、２つのトランジスタ対ＢＴ３１が
用いられる。詳細には、制御信号Ｓ２に基づいて、２つのトランジスタ対ＢＴ３１の接続
先がそれぞれ決定されることにより、充電電池セル群と端子対ＢＴ０２とが接続される。
２つのトランジスタ対ＢＴ３１のそれぞれの接続先は、一方が端子Ｇ１となり、他方が端
子Ｇ２となるように、制御信号Ｓ２によって制御される。
Two transistor pairs BT31 are used to connect the terminal pair BT02 and the rechargeable battery cell group. Specifically, the rechargeable battery cell group and the terminal pair BT02 are connected by determining the connection destinations of the two transistor pairs BT31 based on the control signal S2.
Each connection destination of the two transistor pairs BT31 is controlled by the control signal S2 so that one becomes the terminal G1 and the other becomes the terminal G2.
また、２つのトランジスタ対ＢＴ３１のそれぞれの接続先は、端子対ＢＴ０２に印加さ
れる電圧の極性によって決定される。具体的には、端子Ｇ１が正極、端子Ｇ２が負極とな
るような電圧が端子対ＢＴ０２に印加されている場合、上流側のトランジスタ対ＢＴ３１
は、トランジスタＢＴ３２が導通状態となり、トランジスタＢＴ３３が非導通状態となる
ように、制御信号Ｓ２によって制御される。一方、下流側のトランジスタ対ＢＴ３１は、
トランジスタＢＴ３３が導通状態、トランジスタＢＴ３２が非導通状態となるように、制
御信号Ｓ２によって制御される。また、端子Ｇ１が負極、端子Ｇ２が正極となるような電
圧が端子対ＢＴ０２に印加されている場合は、上流側のトランジスタ対ＢＴ３１は、トラ
ンジスタＢＴ３３が導通状態となり、トランジスタＢＴ３２が非導通状態となるように、
制御信号Ｓ２によって制御される。一方、下流側のトランジスタ対ＢＴ３１は、トランジ
スタＢＴ３２が導通状態、トランジスタＢＴ３３が非導通状態となるように、制御信号Ｓ
２によって制御される。このようにして、端子対ＢＴ０２と充電電池セル群との間で、同
じ極性をもつ端子同士が接続される。そして、端子対ＢＴ０２から流れる電流の方向が、
充電電池セル群を充電する方向となるように制御される。
Further, the connection destination of each of the two transistor pairs BT31 is determined by the polarity of the voltage applied to the terminal pair BT02. Specifically, when a voltage is applied to the terminal pair BT02 so that the terminal G1 is the positive electrode and the terminal G2 is the negative electrode, the transistor pair BT31 on the upstream side is applied.
Is controlled by the control signal S2 so that the transistor BT32 is in a conductive state and the transistor BT33 is in a non-conducting state. On the other hand, the transistor pair BT31 on the downstream side is
It is controlled by the control signal S2 so that the transistor BT33 is in a conductive state and the transistor BT32 is in a non-conducting state. When a voltage is applied to the terminal pair BT02 such that the terminal G1 is the negative electrode and the terminal G2 is the positive electrode, the transistor BT33 is in a conductive state and the transistor BT32 is in a non-conducting state in the transistor pair BT31 on the upstream side. To be
It is controlled by the control signal S2. On the other hand, the transistor pair BT31 on the downstream side has a control signal S so that the transistor BT32 is in a conductive state and the transistor BT33 is in a non-conducting state.
It is controlled by 2. In this way, terminals having the same polarity are connected between the terminal pair BT02 and the rechargeable battery cell group. Then, the direction of the current flowing from the terminal pair BT02 is
It is controlled so as to charge the rechargeable battery cells.
変圧制御回路ＢＴ０６は、変圧回路ＢＴ０７の動作を制御する。変圧制御回路ＢＴ０６
は、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数と、充電電池セル群に含まれる電
池セルＢＴ０９の個数とに基づいて、変圧回路ＢＴ０７の動作を制御する変圧信号Ｓ３を
生成し、変圧回路ＢＴ０７へ出力する。
The transformer control circuit BT06 controls the operation of the transformer circuit BT07. Transformer control circuit BT06
Generates a transformer signal S3 that controls the operation of the transformer circuit BT07 based on the number of battery cells BT09 included in the discharge battery cell group and the number of battery cells BT09 included in the rechargeable battery cell group. Output to BT07.
なお、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数が充電電池セル群に含まれる
電池セルＢＴ０９の個数よりも多い場合は、充電電池セル群に対して過剰に大きな充電電
圧が印加されることを防止する必要がある。そのため、変圧制御回路ＢＴ０６は、充電電
池セル群を充電できる範囲で放電電圧（Ｖｄｉｓ）を降圧させるように変圧回路ＢＴ０７
を制御する変圧信号Ｓ３を出力する。
If the number of battery cells BT09 included in the discharge battery cell group is larger than the number of battery cells BT09 included in the rechargeable battery cell group, an excessively large charging voltage is applied to the rechargeable battery cell group. Need to be prevented. Therefore, the transformer control circuit BT06 is a transformer circuit BT07 so as to lower the discharge voltage (Vdis) within a range in which the rechargeable battery cells can be charged.
The transformer signal S3 that controls the above is output.
また、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数が、充電電池セル群に含まれ
る電池セルＢＴ０９の個数以下である場合は、充電電池セル群を充電するために必要な充
電電圧を確保する必要がある。そのため、変圧制御回路ＢＴ０６は、充電電池セル群に過
剰な充電電圧が印加されない範囲で放電電圧（Ｖｄｉｓ）を昇圧させるように変圧回路Ｂ
Ｔ０７を制御する変圧信号Ｓ３を出力する。
When the number of battery cells BT09 included in the discharge battery cell group is less than or equal to the number of battery cells BT09 included in the rechargeable battery cell group, the charging voltage required for charging the rechargeable battery cell group is secured. There is a need. Therefore, the transformer control circuit BT06 boosts the discharge voltage (Vdis) within a range in which an excessive charge voltage is not applied to the rechargeable battery cell group.
The transformer signal S3 that controls T07 is output.
なお、過剰な充電電圧とする電圧値は、電池部ＢＴ０８で使用される電池セルＢＴ０９
の製品仕様等に鑑みて決定することができる。また、変圧回路ＢＴ０７により昇圧及び降
圧された電圧は、充電電圧（Ｖｃｈａ）として端子対ＢＴ０２に印加される。
The voltage value used as the excessive charging voltage is the battery cell BT09 used in the battery unit BT08.
It can be decided in consideration of the product specifications of. Further, the voltage boosted and stepped down by the transformer circuit BT07 is applied to the terminal pair BT02 as a charging voltage (Vcha).
ここで、本実施形態における変圧制御回路ＢＴ０６の動作例を、図４０（Ａ）乃至（Ｃ
）を用いて説明する。図４０（Ａ）乃至（Ｃ）は、図３７（Ａ）乃至（Ｃ）で説明した放
電電池セル群及び充電電池セル群に対応させた、変圧制御回路ＢＴ０６の動作例を説明す
るための概念図である。なお図４０（Ａ）乃至（Ｃ）は、電池制御ユニットＢＴ４１を図
示している。電池制御ユニットＢＴ４１は、上述したように、端子対ＢＴ０１と、端子対
ＢＴ０２と、切り替え制御回路ＢＴ０３と、切り替え回路ＢＴ０４と、切り替え回路ＢＴ
０５と、変圧制御回路ＢＴ０６と、変圧回路ＢＴ０７とにより構成される。
Here, an operation example of the transformer control circuit BT06 in the present embodiment is shown in FIGS. 40 (A) to 40 (C).
) Will be explained. 40 (A) to (C) are concepts for explaining an operation example of the transformer control circuit BT06 corresponding to the discharge battery cell group and the rechargeable battery cell group described in FIGS. 37 (A) to 37 (C). It is a figure. 40 (A) to 40 (C) show the battery control unit BT41. As described above, the battery control unit BT41 includes a terminal pair BT01, a terminal pair BT02, a switching control circuit BT03, a switching circuit BT04, and a switching circuit BT.
It is composed of 05, a transformer control circuit BT06, and a transformer circuit BT07.
図４０（Ａ）に示される例では、図３７（Ａ）で説明したように、連続する３つの高電
圧セルａ乃至ｃと、１つの低電圧セルｄとが直列に接続されている。この場合、図３７（
Ａ）を用いて説明したように、切り替え制御回路ＢＴ０３は、高電圧セルａ乃至ｃを放電
電池セル群として決定し、低電圧セルｄを充電電池セル群として決定する。そして、変圧
制御回路ＢＴ０６は、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数を基準とした時
の、充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数の比に基づいて、放電電圧（Ｖｄ
ｉｓ）から充電電圧（Ｖｃｈａ）への変換比Ｎを算出する。
In the example shown in FIG. 40 (A), as described in FIG. 37 (A), three consecutive high voltage cells a to c and one low voltage cell d are connected in series. In this case, FIG. 37 (
As described with reference to A), the switching control circuit BT03 determines the high voltage cells a to c as the discharge battery cell group and the low voltage cell d as the rechargeable battery cell group. Then, the transformation control circuit BT06 has a discharge voltage (Vd) based on the ratio of the number of battery cells BT09 included in the rechargeable battery cell group when the number of battery cells BT09 included in the discharge battery cell group is used as a reference.
is) The conversion ratio N from the charging voltage (Vcha) is calculated.
なお放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数が、充電電池セル群に含まれる
電池セルＢＴ０９の個数よりも多い場合に、放電電圧を変圧せずに端子対ＢＴ０２にその
まま印加すると、充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９に、端子対ＢＴ０２を介し
て過剰な電圧が印加される可能性がある。そのため、図４０（Ａ）に示されるような場合
では、端子対ＢＴ０２に印加される充電電圧（Ｖｃｈａ）を、放電電圧よりも降圧させる
必要がある。さらに、充電電池セル群を充電するためには、充電電圧は、充電電池セル群
に含まれる電池セルＢＴ０９の合計電圧より大きい必要がある。そのため、変圧制御回路
ＢＴ０６は、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数を基準とした時の、充電
電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数の比よりも、変換比Ｎを大きく設定する。
When the number of battery cells BT09 included in the discharge battery cell group is larger than the number of battery cells BT09 included in the rechargeable battery cell group, if the discharge voltage is applied as it is to the terminal to BT02 without transforming, the rechargeable battery Excessive voltage may be applied to the battery cell BT09 included in the cell group via the terminal pair BT02. Therefore, in the case shown in FIG. 40 (A), it is necessary to lower the charging voltage (Vcha) applied to the terminal pair BT02 to be lower than the discharge voltage. Further, in order to charge the rechargeable battery cell group, the charging voltage needs to be larger than the total voltage of the battery cells BT09 included in the rechargeable battery cell group. Therefore, the transformation control circuit BT06 sets the conversion ratio N larger than the ratio of the number of battery cells BT09 included in the rechargeable battery cell group when the number of battery cells BT09 included in the discharge battery cell group is used as a reference. do.
変圧制御回路ＢＴ０６は、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数を基準と
した時の、充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数の比に対して、変換比Ｎを
１乃至１０％程度大きくするのが好ましい。この時、充電電圧は充電電池セル群の電圧よ
りも大きくなるが、実際には充電電圧は充電電池セル群の電圧と等しくなる。ただし、変
圧制御回路ＢＴ０６は変換比Ｎに従い充電電池セル群の電圧を充電電圧と等しくするため
に、充電電池セル群を充電する電流を流すこととなる。この電流は変圧制御回路ＢＴ０６
に設定された値となる。
The transformation control circuit BT06 has a conversion ratio N of 1 to 10 with respect to the ratio of the number of battery cells BT09 included in the rechargeable battery cell group to the ratio of the number of battery cells BT09 included in the rechargeable battery cell group based on the number of battery cells BT09 included in the discharge battery cell group. It is preferable to increase it by about%. At this time, the charging voltage becomes larger than the voltage of the rechargeable battery cell group, but the charging voltage is actually equal to the voltage of the rechargeable battery cell group. However, in order to make the voltage of the rechargeable battery cell group equal to the charge voltage according to the conversion ratio N, the transformation control circuit BT06 passes a current for charging the rechargeable battery cell group. This current is the transformer control circuit BT06
It becomes the value set in.
図４０（Ａ）に示される例では、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数が
３個で、充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の数が１個であるため、変圧制御回
路ＢＴ０６は、１／３より少し大きい値を変換比Ｎとして算出する。そして、変圧制御回
路ＢＴ０６は、放電電圧を当該変換比Ｎに応じて降圧し、充電電圧に変換する変圧信号Ｓ
３を変圧回路ＢＴ０７に出力する。そして、変圧回路ＢＴ０７は、変圧信号Ｓ３に応じて
変圧された充電電圧を、端子対ＢＴ０２に印加する。そして、端子対ＢＴ０２に印加され
る充電電圧によって、充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９が充電される。
In the example shown in FIG. 40 (A), since the number of battery cells BT09 included in the discharge battery cell group is three and the number of battery cells BT09 included in the rechargeable battery cell group is one, the transformation control circuit. BT06 calculates a value slightly larger than 1/3 as a conversion ratio N. Then, the transformer control circuit BT06 steps down the discharge voltage according to the conversion ratio N, and converts the discharge voltage into a charge voltage S.
3 is output to the transformer circuit BT07. Then, the transformer circuit BT07 applies the charging voltage transformed according to the transformer signal S3 to the terminal pair BT02. Then, the battery cell BT09 included in the rechargeable battery cell group is charged by the charging voltage applied to the terminal pair BT02.
また、図４０（Ｂ）や図４０（Ｃ）に示される例でも、図４０（Ａ）と同様に、変換比
Ｎが算出される。図４０（Ｂ）や図４０（Ｃ）に示される例では、放電電池セル群に含ま
れる電池セルＢＴ０９の個数が、充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数以下
であるため、変換比Ｎは１以上となる。よって、この場合は、変圧制御回路ＢＴ０６は、
放電電圧を昇圧して充電電圧に変換する変圧信号Ｓ３を出力する。
Further, in the examples shown in FIGS. 40 (B) and 40 (C), the conversion ratio N is calculated in the same manner as in FIG. 40 (A). In the example shown in FIGS. 40 (B) and 40 (C), the number of battery cells BT09 included in the discharge battery cell group is less than or equal to the number of battery cells BT09 included in the rechargeable battery cell group, and therefore the conversion ratio. N is 1 or more. Therefore, in this case, the transformer control circuit BT06 is
A transformation signal S3 that boosts the discharge voltage and converts it into a charge voltage is output.
変圧回路ＢＴ０７は、変圧信号Ｓ３に基づいて、端子対ＢＴ０１に印加される放電電圧
を充電電圧に変換する。そして、変圧回路ＢＴ０７は、変換された充電電圧を端子対ＢＴ
０２に印加する。ここで、変圧回路ＢＴ０７は、端子対ＢＴ０１と端子対ＢＴ０２との間
を電気的に絶縁している。これにより、変圧回路ＢＴ０７は、放電電池セル群の中で最も
下流に位置する電池セルＢＴ０９の負極端子の絶対電圧と、充電電池セル群の中で最も下
流に位置する電池セルＢＴ０９の負極端子の絶対電圧との差異による短絡を防止する。さ
らに、変圧回路ＢＴ０７は、上述したように、変圧信号Ｓ３に基づいて放電電池セル群の
合計電圧である放電電圧を充電電圧に変換する。
The transformer circuit BT07 converts the discharge voltage applied to the terminal pair BT01 into a charge voltage based on the transformer signal S3. Then, the transformer circuit BT07 applies the converted charging voltage to the terminal to BT.
Apply to 02. Here, the transformer circuit BT07 electrically insulates between the terminal pair BT01 and the terminal pair BT02. As a result, the transformer circuit BT07 has the absolute voltage of the negative electrode terminal of the battery cell BT09 located most downstream in the discharge battery cell group and the negative electrode terminal of the battery cell BT09 located most downstream in the rechargeable battery cell group. Prevents short circuit due to difference from absolute voltage. Further, as described above, the transformer circuit BT07 converts the discharge voltage, which is the total voltage of the discharge battery cells, into the charge voltage based on the transformer signal S3.
また、変圧回路ＢＴ０７は、例えば絶縁型ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）－Ｄ
Ｃコンバータ等を用いることができる。この場合、変圧制御回路ＢＴ０６は、絶縁型ＤＣ
－ＤＣコンバータのオン／オフ比（デューティー比）を制御する信号を変圧信号Ｓ３とし
て出力することにより、変圧回路ＢＴ０７で変換される充電電圧を制御する。
Further, the transformer circuit BT07 is, for example, an isolated direct current (D) -D.
A C converter or the like can be used. In this case, the transformer control circuit BT06 is an isolated DC.
By outputting a signal for controlling the on / off ratio (duty ratio) of the -DC converter as a transformer signal S3, the charging voltage converted by the transformer circuit BT07 is controlled.
なお、絶縁型ＤＣ－ＤＣコンバータには、フライバック方式、フォワード方式、ＲＣＣ
（Ｒｉｎｇｉｎｇ Ｃｈｏｋｅ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）方式、プッシュプル方式、ハーフ
ブリッジ方式、及びフルブリッジ方式等が存在するが、目的とする出力電圧の大きさに応
じて適切な方式が選択される。
The isolated DC-DC converter includes flyback method, forward method, and RCC.
There are a (Ringing Choose Converter) method, a push-pull method, a half-bridge method, a full-bridge method, and the like, and an appropriate method is selected according to the magnitude of the target output voltage.
絶縁型ＤＣ－ＤＣコンバータを用いた変圧回路ＢＴ０７の構成を図４１に示す。絶縁型
ＤＣ－ＤＣコンバータＢＴ５１は、スイッチ部ＢＴ５２とトランス部ＢＴ５３とを有する
。スイッチ部ＢＴ５２は、絶縁型ＤＣ－ＤＣコンバータの動作のオン／オフを切り替える
スイッチであり、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕ
ｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ－Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やバイポーラ型トランジ
スタ等を用いて実現される。また、スイッチ部ＢＴ５２は、変圧制御回路ＢＴ０６から出
力される、オン／オフ比を制御する変圧信号Ｓ３に基づいて、絶縁型ＤＣ－ＤＣコンバー
タＢＴ５１のオン状態とオフ状態を周期的に切り替える。なお、スイッチ部ＢＴ５２は、
使用される絶縁型ＤＣ－ＤＣコンバータの方式によって様々な構成を取り得る。トランス
部ＢＴ５３は、端子対ＢＴ０１から印加される放電電圧を充電電圧に変換する。詳細には
、トランス部ＢＴ５３は、スイッチ部ＢＴ５２のオン／オフ状態と連動して動作し、その
オン／オフ比に応じて放電電圧を充電電圧に変換する。この充電電圧は、スイッチ部ＢＴ
５２のスイッチング周期において、オン状態となる時間が長いほど大きくなる。一方、充
電電圧は、スイッチ部ＢＴ５２のスイッチング周期において、オン状態となる時間が短い
ほど小さくなる。なお、絶縁型ＤＣ－ＤＣコンバータを用いる場合、トランス部ＢＴ５３
の内部で、端子対ＢＴ０１と端子対ＢＴ０２は互いに絶縁することができる。
FIG. 41 shows the configuration of the transformer circuit BT07 using the isolated DC-DC converter. The isolated DC-DC converter BT51 has a switch section BT52 and a transformer section BT53. The switch unit BT52 is a switch for switching on / off the operation of the isolated DC-DC converter, and is, for example, a MOSFET (Metal-Oxide-Semicondu).
It is realized by using a constructor), a bipolar transistor, or the like. Further, the switch unit BT52 periodically switches between the on state and the off state of the isolated DC-DC converter BT51 based on the transformer signal S3 that controls the on / off ratio, which is output from the transformer control circuit BT06. The switch unit BT52 is
Various configurations can be taken depending on the method of the isolated DC-DC converter used. The transformer unit BT53 converts the discharge voltage applied from the terminal pair BT01 into a charge voltage. Specifically, the transformer unit BT53 operates in conjunction with the on / off state of the switch unit BT52, and converts the discharge voltage into the charging voltage according to the on / off ratio thereof. This charging voltage is the switch section BT.
In the switching cycle of 52, the longer the time of being in the ON state, the larger the value. On the other hand, the charging voltage becomes smaller as the on-state time becomes shorter in the switching cycle of the switch unit BT52. When using an isolated DC-DC converter, the transformer unit BT53
Inside, the terminal pair BT01 and the terminal pair BT02 can be isolated from each other.
本実施形態における蓄電装置ＢＴ００の処理の流れを、図４２を用いて説明する。図４
２は、蓄電装置ＢＴ００の処理の流れを示すフローチャートである。
The flow of processing of the power storage device BT00 in the present embodiment will be described with reference to FIG. 42. Figure 4
2 is a flowchart showing the processing flow of the power storage device BT00.
まず、蓄電装置ＢＴ００は、複数の電池セルＢＴ０９毎に測定された電圧を取得する（
ステップＳ１０１）。そして、蓄電装置ＢＴ００は、複数の電池セルＢＴ０９の電圧を揃
える動作の開始条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１０２）。この開始条件は、
例えば、複数の電池セルＢＴ０９毎に測定された電圧の最大値と最小値との差分が、所定
の閾値以上か否か等とすることができる。この開始条件を満たさない場合は（ステップＳ
１０２：ＮＯ）、各電池セルＢＴ０９の電圧のバランスが取れている状態であるため、蓄
電装置ＢＴ００は、以降の処理を実行しない。一方、開始条件を満たす場合は（ステップ
Ｓ１０２：ＹＥＳ）、蓄電装置ＢＴ００は、各電池セルＢＴ０９の電圧を揃える処理を実
行する。この処理において、蓄電装置ＢＴ００は、測定されたセル毎の電圧に基づいて、
各電池セルＢＴ０９が高電圧セルか低電圧セルかを判定する（ステップＳ１０３）。そし
て、蓄電装置ＢＴ００は、判定結果に基づいて、放電電池セル群及び充電電池セル群を決
定する（ステップＳ１０４）。さらに、蓄電装置ＢＴ００は、決定された放電電池セル群
を端子対ＢＴ０１の接続先に設定する制御信号Ｓ１、及び決定された充電電池セル群を端
子対ＢＴ０２の接続先に設定する制御信号Ｓ２を生成する（ステップＳ１０５）。蓄電装
置ＢＴ００は、生成された制御信号Ｓ１及び制御信号Ｓ２を、切り替え回路ＢＴ０４及び
切り替え回路ＢＴ０５へそれぞれ出力する。そして、切り替え回路ＢＴ０４により、端子
対ＢＴ０１と放電電池セル群とが接続され、切り替え回路ＢＴ０５により、端子対ＢＴ０
２と放電電池セル群とが接続される（ステップＳ１０６）。また、蓄電装置ＢＴ００は、
放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数と、充電電池セル群に含まれる電池セ
ルＢＴ０９の個数とに基づいて、変圧信号Ｓ３を生成する（ステップＳ１０７）。そして
、蓄電装置ＢＴ００は、変圧信号Ｓ３に基づいて、端子対ＢＴ０１に印加される放電電圧
を充電電圧に変換し、端子対ＢＴ０２に印加する（ステップＳ１０８）。これにより、放
電電池セル群の電荷が充電電池セル群へ移動される。
First, the power storage device BT00 acquires the voltage measured for each of the plurality of battery cells BT09 (
Step S101). Then, the power storage device BT00 determines whether or not the condition for starting the operation of aligning the voltages of the plurality of battery cells BT09 is satisfied (step S102). This start condition is
For example, it can be set whether or not the difference between the maximum value and the minimum value of the voltage measured for each of the plurality of battery cells BT09 is equal to or higher than a predetermined threshold value. If this start condition is not satisfied (step S)
102: NO) Since the voltage of each battery cell BT09 is in a balanced state, the power storage device BT00 does not execute the subsequent processing. On the other hand, when the start condition is satisfied (step S102: YES), the power storage device BT00 executes a process of aligning the voltages of the battery cells BT09. In this process, the power storage device BT00 is based on the measured voltage for each cell.
It is determined whether each battery cell BT09 is a high voltage cell or a low voltage cell (step S103). Then, the power storage device BT00 determines the discharge battery cell group and the rechargeable battery cell group based on the determination result (step S104). Further, the power storage device BT00 receives a control signal S1 for setting the determined discharge battery cell group as the connection destination of the terminal to BT01 and a control signal S2 for setting the determined rechargeable battery cell group as the connection destination of the terminal to BT02. Generate (step S105). The power storage device BT00 outputs the generated control signal S1 and control signal S2 to the switching circuit BT04 and the switching circuit BT05, respectively. Then, the terminal pair BT01 and the discharge battery cell group are connected by the switching circuit BT04, and the terminal pair BT0 is connected by the switching circuit BT05.
2 and the discharge battery cell group are connected (step S106). In addition, the power storage device BT00 is
A transformer signal S3 is generated based on the number of battery cells BT09 included in the discharge battery cell group and the number of battery cells BT09 included in the rechargeable battery cell group (step S107). Then, the power storage device BT00 converts the discharge voltage applied to the terminal pair BT01 into a charging voltage based on the transformer signal S3, and applies the discharge voltage to the terminal pair BT02 (step S108). As a result, the electric charge of the discharge battery cell group is transferred to the rechargeable battery cell group.
また、図４２のフローチャートでは、複数のステップが順番に記載されているが、各ス
テップの実行順序は、その記載の順番に制限されない。
Further, in the flowchart of FIG. 42, a plurality of steps are described in order, but the execution order of each step is not limited to the order of description.
以上、本実施形態によれば、放電電池セル群から充電電池セル群へ電荷を移動させる際
、キャパシタ方式のように、放電電池セル群からの電荷を一旦蓄積し、その後充電電池セ
ル群へ放出させるような構成を必要としない。これにより、単位時間あたりの電荷移動効
率を向上させることができる。また、切り替え回路ＢＴ０４及び切り替え回路ＢＴ０５に
より、放電電池セル群及び充電電池セル群のうち、変圧回路と接続する電池セルを、個別
に切り替えられる。
As described above, according to the present embodiment, when the electric charge is transferred from the discharged battery cell group to the rechargeable battery cell group, the electric charge from the discharged battery cell group is temporarily accumulated and then discharged to the rechargeable battery cell group as in the capacitor method. It does not require a configuration that makes it. This makes it possible to improve the charge transfer efficiency per unit time. Further, the switching circuit BT04 and the switching circuit BT05 can individually switch the battery cells connected to the transformer circuit among the discharge battery cell group and the rechargeable battery cell group.
さらに、変圧回路ＢＴ０７により、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数
と充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数とに基づいて、端子対ＢＴ０１に印
加される放電電圧が充電電圧に変換され、端子対ＢＴ０２に印加される。これにより、放
電側及び充電側の電池セルＢＴ０９がどのように選択されても、問題なく電荷の移動を実
現できる。
Further, the discharge voltage applied to the terminal pair BT01 becomes the charge voltage based on the number of battery cells BT09 included in the discharge battery cell group and the number of battery cells BT09 included in the charge battery cell group by the transformer circuit BT07. It is converted and applied to the terminal pair BT02. Thereby, no matter how the battery cell BT09 on the discharging side and the charging side is selected, the charge transfer can be realized without any problem.
さらに、トランジスタＢＴ１０及びトランジスタＢＴ１３にＯＳトランジスタを用いる
ことにより、充電電池セル群及び放電電池セル群に属しない電池セルＢＴ０９から漏洩す
る電荷量を減らすことができる。これにより、充電及び放電に寄与しない電池セルＢＴ０
９の容量の低下を抑制することができる。また、ＯＳトランジスタは、Ｓｉトランジスタ
に比べて熱に対する特性の変動が小さい。これにより、電池セルＢＴ０９の温度が上昇し
ても、制御信号Ｓ１、Ｓ２に応じた導通状態と非導通状態の切り替えといった、正常な動
作をさせることができる。
Further, by using the OS transistor for the transistor BT10 and the transistor BT13, the amount of electric charge leaked from the battery cell BT09 which does not belong to the rechargeable battery cell group and the discharge battery cell group can be reduced. As a result, the battery cell BT0 that does not contribute to charging and discharging
It is possible to suppress a decrease in the capacity of 9. Further, the OS transistor has a smaller fluctuation in characteristics with respect to heat than the Si transistor. As a result, even if the temperature of the battery cell BT09 rises, normal operation such as switching between a conductive state and a non-conducting state according to the control signals S1 and S2 can be performed.
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in combination with other embodiments as appropriate.
本実施例では、蓄電装置を繰り返し曲げた場合の、蓄電装置の外装体内の水分量の測定
結果を述べる。
In this embodiment, the measurement result of the water content in the exterior of the power storage device when the power storage device is repeatedly bent will be described.
蓄電装置として、実施の形態１に示す薄型の蓄電池を作製した。４０μｍのアルミニウ
ム層の一方の面に樹脂層が８０μｍ、他方の面に樹脂層が約３０μｍ被覆されたシートを
用いて、蓄電装置の外装体を形成した。シートとして、エンボス加工は施さない条件と、
エンボス加工を施した条件と、の２条件を用いた。上面からみた外装体の横幅は６０ｍｍ
、縦長は７５ｍｍであった。左右の封止部の幅は第１の条件として５ｍｍから６ｍｍの間
（Ｗ幅）、第２の条件として約３ｍｍ（Ｎ幅）を用いた。リード電極の取り出しを行う上
辺の封止部の幅は５ｍｍから５．５ｍｍの間であった。
As the power storage device, the thin storage battery shown in the first embodiment was manufactured. An exterior body of the power storage device was formed by using a sheet in which a resin layer of 80 μm was coated on one surface of a 40 μm aluminum layer and a resin layer of about 30 μm was coated on the other surface. As a sheet, the condition that embossing is not applied and
Two conditions, one with embossing and the other with embossing, were used. The width of the exterior body seen from the top is 60 mm
, The vertical length was 75 mm. The width of the left and right sealing portions was between 5 mm and 6 mm (W width) as the first condition, and about 3 mm (N width) as the second condition. The width of the sealing portion on the upper side from which the lead electrode was taken out was between 5 mm and 5.5 mm.
正極は２０μｍ厚のアルミニウム集電体の片面に正極活物質層を８０μｍ形成した。負
極は１８μｍ厚の銅集電体片面に負極活物質層を８２μｍ形成した。セパレータは２５μ
ｍ厚のポリプロピレンを用いた。正極活物質にはコバルト酸リチウムを、負極活物質には
黒鉛をそれぞれ用いた。
For the positive electrode, a positive electrode active material layer of 80 μm was formed on one side of an aluminum current collector having a thickness of 20 μm. For the negative electrode, a negative electrode active material layer of 82 μm was formed on one side of a copper current collector having a thickness of 18 μm. Separator is 25μ
m-thick polypropylene was used. Lithium cobalt oxide was used as the positive electrode active material, and graphite was used as the negative electrode active material.
正極、セパレータおよび負極を交互に積層した積層体を作製した。セパレータを挟んで
正極活物質層と負極活物質層が６層向かい合う構成とした。
A laminated body in which positive electrodes, separators and negative electrodes were alternately laminated was produced. Six layers of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer face each other with the separator sandwiched between them.
次に、積層した正極のタブ領域を正極リードに、積層した負極のタブ領域を負極リード
に、超音波溶接により溶接した。次に、正極、セパレータおよび負極を交互に積層した積
層体を外装体となるフィルムで挟み、２辺を熱により封止した。正極リードおよび負極リ
ードは、外装体の同じ辺から外に取り出した。
Next, the tab region of the laminated positive electrode was welded to the positive electrode lead, and the tab region of the laminated negative electrode was welded to the negative electrode lead by ultrasonic welding. Next, a laminated body in which positive electrodes, separators and negative electrodes were alternately laminated was sandwiched between films serving as an exterior body, and two sides were sealed by heat. The positive electrode lead and the negative electrode lead were taken out from the same side of the exterior body.
次に、ＰＣを１８００μＬ注液した後、残りの１辺を封止した。 Next, after injecting 1800 μL of PC, the remaining one side was sealed.
次に、外装体の封止領域に、図４３および図４４に示した例と同様にスリットを設けた
。スリットの形成には、はさみを用いた。スリットは、外装体の辺に概略垂直に、約３ｍ
ｍの間隔で、端部から約２ｍｍの長さで設けた。
Next, a slit was provided in the sealing region of the exterior body in the same manner as in the examples shown in FIGS. 43 and 44. Scissors were used to form the slits. The slit is approximately 3m perpendicular to the side of the exterior.
It was provided at intervals of m and at a length of about 2 mm from the end.
以上の工程により、蓄電装置を作製した。スリットの有無、左右の封止幅の条件、およ
び外装体として用いたシートのエンボス加工の有無を、表１に示す。
A power storage device was manufactured by the above steps. Table 1 shows the presence / absence of slits, the conditions for the left and right sealing widths, and the presence / absence of embossing of the sheet used as the exterior body.
ここで本実施例では、リチウム塩等の支持電解質を加えておらず、蓄電装置として機能
しないが、ＰＣの代わりに電解液を注液すれば、蓄電装置として充放電を行うことができ
る。
Here, in this embodiment, the supporting electrolyte such as lithium salt is not added and does not function as a power storage device, but if an electrolytic solution is injected instead of the PC, charging / discharging can be performed as the power storage device.
次に、蓄電装置の曲げ試験を行った。曲げを行うための試験装置は、奥行き方向に伸び
た曲率半径４０ｍｍの円柱状の支持体を有する。蓄電装置の中央部が支持体の真上となる
ように設置する。試験装置は左右方向に伸びたアームを有する。アームの先端部分は保持
板と機械的に接続されている。アームの先端部分を上下に動かすことにより、支持体に沿
って保持板の曲げを行うことができる。蓄電装置の曲げ試験は、蓄電装置を２枚の保持板
で挟んだ状態で行う。よって、アームの先端部分を上下に動かすことにより、円柱状の支
持体に沿って、蓄電装置の曲げを行うことができる。具体的には、アームの先端部分を下
げることにより、蓄電装置を、曲率半径４０ｍｍで曲げることができる。蓄電装置の曲げ
を、蓄電装置を２枚の保持板で挟んだ状態で行うことにより、曲げ以外の不要な力が蓄電
装置に加わることを防ぐことができる。また、蓄電装置全体に、曲げた時の力を均一に加
えることができる。
Next, a bending test of the power storage device was performed. The test device for bending has a columnar support having a radius of curvature of 40 mm extending in the depth direction. Install so that the central part of the power storage device is directly above the support. The test device has an arm extending in the left-right direction. The tip of the arm is mechanically connected to the holding plate. By moving the tip of the arm up and down, the holding plate can be bent along the support. The bending test of the power storage device is performed with the power storage device sandwiched between two holding plates. Therefore, by moving the tip portion of the arm up and down, the power storage device can be bent along the columnar support. Specifically, by lowering the tip portion of the arm, the power storage device can be bent with a radius of curvature of 40 mm. By bending the power storage device with the power storage device sandwiched between the two holding plates, it is possible to prevent unnecessary force other than bending from being applied to the power storage device. Further, the bending force can be uniformly applied to the entire power storage device.
曲げ試験の条件は、４０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の曲率半径で曲げ、１回の曲げは１０
秒間隔で行った。曲げは１万回行った。
The conditions of the bending test are bending with a radius of curvature of 40 mm or more and 150 mm or less, and one bending is 10
It was done at second intervals. Bending was done 10,000 times.
まず蓄電装置Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ｃ１およびＣ２について曲げ試験を行った。ここで、
正極５０３のタブ領域、負極５０６のタブ領域、正極リード５１０、および負極リード５
１１を含む領域、例えば図１（Ａ）の領域５２２は可動させず、図１（Ａ）の上面におい
て領域５２２より下部の領域、例えば領域５２１は４０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の曲率半
径で繰り返し曲げた。
First, bending tests were performed on the power storage devices A1, A2, A3, C1 and C2. here,
Tab region of
The region including 11, for example, the
次に、蓄電装置Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｃ３、Ｃ４およびＣ５について
曲げ試験を行った。ここで、蓄電装置を金属の板で挟み、ほぼ全体の領域について４０ｍ
ｍ以上１５０ｍｍ以下の曲率半径で繰り返し曲げた。
Next, bending tests were performed on the power storage devices A4, A5, A6, B1, B2, B3, C3, C4 and C5. Here, the power storage device is sandwiched between metal plates, and the entire area is 40 m.
It was repeatedly bent with a radius of curvature of m or more and 150 mm or less.
次に、曲げ試験を行った蓄電装置の保存試験を行った。具体的には、圧力調整機構を有
する容器内に水とともに２４時間１２０℃保持した。
Next, a storage test of the power storage device subjected to the bending test was performed. Specifically, it was kept at 120 ° C. for 24 hours together with water in a container having a pressure adjusting mechanism.
次に、保存試験を行った蓄電装置の一辺を切断して開封し、ＰＣを１８００μＬ注液し
た。その後、追加した溶媒を外装体に囲まれた領域全体にＰＣをなじませてから、外装体
に囲まれた領域の溶媒を絞りだして回収した。
Next, one side of the power storage device subjected to the storage test was cut and opened, and 1800 μL of PC was injected. Then, the added solvent was applied to the entire region surrounded by the exterior body of the PC, and then the solvent in the region surrounded by the exterior body was squeezed out and recovered.
次に、電量滴定法カールフィッシャー水分計ＭＫＣ－６１０－ＤＴ（京都電子工業製）
を用いて、回収した溶媒の水分量測定を行った。
Next, the potentiometric titration method Karl Fischer Moisture Meter MKC-610-DT (manufactured by Kyoto Electronics Industry)
Was used to measure the water content of the recovered solvent.
図４５（Ａ）に、蓄電装置Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ｃ１およびＣ２の結果を示す。蓄電装置
Ｃ１およびＣ２では水分量が５００ｐｐｍより高く、蓄電装置Ｃ１では９００ｐｐｍを超
えていた。繰り返し曲げることにより蓄電装置の外装体に亀裂等が生じて気密性が低下し
、水分が外装体内に入ったと考えられる。一方、蓄電装置Ａ１乃至Ａ３では水分量は５０
０ｐｐｍ未満になっており、Ａ３では約３００ｐｐｍであった。
FIG. 45A shows the results of the power storage devices A1, A2, A3, C1 and C2. The water content of the power storage devices C1 and C2 was higher than 500 ppm, and that of the power storage device C1 was more than 900 ppm. It is considered that repeated bending causes cracks and the like in the exterior body of the power storage device to reduce the airtightness, and moisture has entered the exterior body. On the other hand, in the power storage devices A1 to A3, the water content is 50.
It was less than 0 ppm, and it was about 300 ppm in A3.
図４５（Ｂ）に、蓄電装置Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ３、Ｃ４およびＣ５の結
果を示す。スリットを設けなかった蓄電装置Ｃ３乃至Ｃ５と比較して、スリットを設けた
蓄電装置Ａ４乃至Ａ６では侵入水分量の低下が示唆された。また、封止幅を狭くした条件
においても水分の侵入を抑えられることが示唆された。
FIG. 45B shows the results of the power storage devices A4, A5, A6, B1, B2, C3, C4 and C5. It was suggested that the storage devices A4 to A6 provided with the slits had a lower amount of invading water as compared with the power storage devices C3 to C5 without the slits. It was also suggested that the invasion of water can be suppressed even under the condition that the sealing width is narrowed.
１０ フィルム
１０ａ 凸部
１０ｂ 凸部
１０２ 活物質層
１０３ 活物質
１０４ 結着剤
１１１ 正極
１１１ａ 正極
１１５ 負極
１１５ａ 負極
１２１ 正極集電体
１２２ 正極活物質層
１２３ セパレータ
１２５ 負極集電体
１２６ 負極活物質層
１３０ 電極組立体
１３１ 電極組立体
２００ 二次電池
２０３ セパレータ
２０３ａ 領域
２０３ｂ 領域
２０７ 外装体
２１１ 正極
２１５ 負極
２２０ 封止層
２２１ 正極リード
２２５ 負極リード
２５０ 二次電池
２６１ スリット
２６１ａ スリット
２６１ｂ スリット
２６２ 孔
３２１ グラフェン化合物
３３１ 領域
３３２ 領域
３３３ 領域
３５２ ピッチ
３５４ 距離
５００ 蓄電装置
５０１ 正極集電体
５０２ 正極活物質層
５０３ 正極
５０４ 負極集電体
５０５ 負極活物質層
５０６ 負極
５０７ セパレータ
５０８ 電解液
５０９ 外装体
５０９ａ 領域
５０９ｂ 領域
５０９ｉ 封止部
５０９ｊ 封止部
５０９ｋ 封止部
５１０ 正極リード
５１１ 負極リード
５１２ 溶接領域
５１３ 湾曲部
５１４ 封止部
５２１ 領域
５２２ 領域
５４１ 積層体
７００ 携帯情報端末
７０１ 筐体
７０２ 表示パネル
７０３ 留め金
７０５Ａ バンド
７０５Ｂ バンド
７１１ 操作ボタン
７１２ 操作ボタン
７５０ 蓄電装置
７５１ 正極リード
７５２ 負極リード
７５３ 外装体
１７００ 曲面
１７０１ 平面
１７０２ 曲線
１７０３ 曲率半径
１７０４ 曲率中心
１８００ 曲率中心
１８０１ フィルム
１８０２ 曲率半径
１８０３ フィルム
１８０４ 曲率半径
７１００ 携帯表示装置
７１０１ 筐体
７１０２ 表示部
７１０３ 操作ボタン
７１０４ 蓄電装置
７２００ 携帯情報端末
７２０１ 筐体
７２０２ 表示部
７２０３ バンド
７２０４ バックル
７２０５ 操作ボタン
７２０６ 入出力端子
７２０７ アイコン
７２５０ 活動量計
７２５１ 筐体
７３００ 表示装置
７３０４ 表示部
７３５０ 表示装置
７３５１ レンズ
７３５１Ａ 画像
７３５１Ｂ 画像
７３５２ フレーム
７３５５ 先端部
７３６０ 蓄電装置
７３６１ 正極リード
７３６２ 負極リード
７４００ 携帯電話機
７４０１ 筐体
７４０２ 表示部
７４０３ 操作ボタン
７４０４ 外部接続ポート
７４０５ スピーカ
７４０６ マイク
７４０７ 蓄電装置
８０００ 表示装置
８００１ 筐体
８００２ 表示部
８００３ スピーカ部
８００４ 蓄電装置
８０２１ 充電装置
８０２２ ケーブル
８０２４ 蓄電装置
８１００ 照明装置
８１０１ 筐体
８１０２ 光源
８１０３ 蓄電装置
８１０４ 天井
８１０５ 側壁
８１０６ 床
８１０７ 窓
８２００ 室内機
８２０１ 筐体
８２０２ 送風口
８２０３ 蓄電装置
８２０４ 室外機
８３００ 電気冷凍冷蔵庫
８３０１ 筐体
８３０２ 冷蔵室用扉
８３０３ 冷凍室用扉
８３０４ 蓄電装置
８４００ 自動車
８４０１ ヘッドライト
８５００ 自動車
９６００ タブレット型端末
９６２５ スイッチ
９６２６ スイッチ
９６２７ 電源スイッチ
９６２８ 操作スイッチ
９６２９ 留め具
９６３０ 筐体
９６３１ 表示部
９６３１ａ 表示部
９６３１ｂ 表示部
９６３２ａ 領域
９６３２ｂ 領域
９６３３ 太陽電池
９６３４ 充放電制御回路
９６３５ 蓄電体
９６３６ ＤＣＤＣコンバータ
９６３７ コンバータ
９６３８ 操作キー
９６３９ ボタン
９６４０ 可動部
10 Film 10a Convex 10b Convex 102 Active material layer 103 Active material 104 Binder 111 Positive electrode 111a Positive electrode 115 Negative electrode 115a Negative electrode 121 Positive current collector 122 Positive electrode active material layer 123 Separator 125 Negative electrode current collector 126 Negative electrode active material layer 130 Electrode assembly 131 Electrode assembly 200 Secondary battery 203 Separator 203a Region 203b Region 207 Exterior body 211 Positive electrode 215 Negative electrode 220 Sealing layer 221 Positive electrode lead 225 Negative electrode lead 250 Secondary battery 261 Slit 261a Slit 261b Slit 262 Hole 321 Graphene compound 331 Region 332 Region 333 Region 352 Pitch 354 Distance 500 Power storage device 501 Positive electrode current collector 502 Positive electrode active material layer 503 Positive electrode 504 Negative electrode current collector 505 Negative electrode active material layer 506 Negative electrode 507 Separator 508 Electrode liquid 509 Exterior body 509a Region 509b Region 509i Sealed Stop 509j Sealing part 509k Sealing part 510 Positive electrode lead 511 Negative electrode lead 512 Welding area 513 Curved part 514 Sealing part 521 Area 522 Area 541 Laminated body 700 Mobile information terminal 701 Housing 702 Display panel 703 Clasp 705A Band 705B Band 711 Operation button 712 Operation button 750 Power storage device 751 Positive electrode lead 752 Negative electrode lead 753 Exterior body 1700 Curved surface 1701 Flat surface 1702 Curved 1703 Curvature radius 1704 Curvature center 1800 Curvature center 1801 Film 1802 Curvature radius 1803 Film 1804 Curved radius 7100 Portable display device 7101 7102 Display unit 7103 Operation button 7104 Power storage device 7200 Mobile information terminal 7201 Housing 7202 Display unit 7203 Band 7204 Buckle 7205 Operation button 7206 Input / output terminal 7207 Icon 7250 Activity meter 7251 Housing 7300 Display device 7304 Display unit 7351 Lens 7351A Image 7351B Image 7352 Frame 7355 Tip 7360 Power storage device 7361 Positive electrode lead 7362 Negative electrode lead 7400 Mobile phone 7401 Housing 7402 Display unit 7403 Operation button 7404 External connection port 7405 Speaker 7406 Microphone 7407 Power storage device 8000 Display device 8001 Housing 8002 Display unit 8003 Speaker unit 8004 Power storage device 8021 Charging device 8022 Cable 8024 Power storage device 8100 Lighting device 8101 Housing 8102 Light source 8103 Power storage device 8104 Ceiling 8105 Side wall 8106 Floor 8107 Window 8200 Indoor unit 8201 Housing 8202 Air supply port 8203 Power storage device 8204 Outdoor unit 8300 Electric refrigerator / freezer 8301 Housing 8302 Refrigeration Room door 8303 Freezer room door 8304 Power storage device 8400 Car 8401 Headlight 8500 Car 9600 Tablet type terminal 9625 Switch 9626 Switch 9627 Power switch 9628 Operation switch 9629 Fastener 9630 Housing 9631 Display 9631a Display 9631b Display 9632a Area 9632b Area 9633 Solar cell 9634 Charge / discharge control circuit 9635 Storage unit 9636 DCDC converter 9637 Converter 9638 Operation key 9339 Button 9640 Moving part
Claims (8)
前記外装体は、前記外装体の外縁部に第１のスリットを有する蓄電装置。 It has a positive electrode, a negative electrode, and an exterior body that encloses the positive electrode and the negative electrode.
The exterior body is a power storage device having a first slit in the outer edge portion of the exterior body.
前記外装体は、樹脂層を有する蓄電装置。 In claim 1,
The exterior body is a power storage device having a resin layer.
前記外縁部において、前記外装体が封止される蓄電装置。 In claim 1 or 2,
A power storage device in which the exterior body is sealed at the outer edge portion.
前記外装体は、第１のフィルム状領域と、第２のフィルム状領域と、を有し、
前記外装体の外縁部において、前記第１のフィルム状領域は前記第２のフィルム状領域と接し、
前記第１のフィルム状領域と前記第２のフィルム状領域はそれぞれ、樹脂層を有し、
前記外装体は、前記外縁部に第１のスリットを有する蓄電装置。 It has a positive electrode, a negative electrode, and an exterior body that encloses the positive electrode and the negative electrode.
The exterior body has a first film-like region and a second film-like region.
At the outer edge of the exterior, the first film-like region is in contact with the second film-like region.
The first film-like region and the second film-like region each have a resin layer.
The exterior body is a power storage device having a first slit in the outer edge portion.
前記外装体は、前記外縁部に更に第２のスリットを有する蓄電装置。 In any one of claims 1 to 4,
The exterior body is a power storage device having a second slit in the outer edge portion.
前記外縁部は、帯状の形状を有し、
前記第１のスリットと前記第２のスリットの長軸はそれぞれ、前記外縁部の長軸に概略垂直である蓄電装置。 In claim 5,
The outer edge portion has a band-like shape and has a band shape.
A power storage device in which the long axes of the first slit and the second slit are substantially perpendicular to the long axis of the outer edge portion, respectively.
前記外縁部は、帯状の形状を有し、
前記第１のスリットと前記第２のスリットの長軸と、前記外縁部の長軸と、のなす角がそれぞれ、４５°以上９０°未満である蓄電装置。 In claim 5,
The outer edge portion has a band-like shape and has a band shape.
A power storage device in which the angle formed by the long axis of the first slit, the long axis of the second slit, and the long axis of the outer edge portion is 45 ° or more and less than 90 °, respectively.
前記第１のスリットと前記第２のスリットの間の距離は、２ｍｍ以上３ｃｍ以下である蓄電装置。 In any one of claims 5 to 7,
A power storage device in which the distance between the first slit and the second slit is 2 mm or more and 3 cm or less.
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